【問題】
【難易度】★★☆☆☆（やや易しい）
次の文章は，不純物半導体に関する記述である。
価電子が\( \ \fbox { （ア） } \ \)個のシリコン\( \ \left( \mathrm {Si} \right) \ \)をきわめて高い純度に精製した真性半導体に，価電子が\( \ \fbox { （イ） } \ \)個のホウ素\( \ \left( \mathrm {B} \right) \ \)などを不純物としてわずかに加えることによって\( \ \fbox { （ウ） } \ \)形半導体がつくられる。このとき加えた不純物を\( \ \fbox { （エ） } \ \)という。
上記の記述中の空白箇所(ア)～(エ)に当てはまる組合せとして，正しいものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。
\[
\begin{array}{ccccc}
& （ア） & （イ） & （ウ） & （エ） \\
\hline
(1) & 4 & 5 & \mathrm {n} & ドナー \\
\hline
(2) & 4 & 3 & \mathrm {p} & アクセプタ \\
\hline
(3) & 5 & 4 & \mathrm {n} & アクセプタ \\
\hline
(4) & 4 & 3 & \mathrm {p} & ドナー \\
\hline
(5) & 5 & 4 & \mathrm {p} & アクセプタ \\
\hline
\end{array}
\]
【ワンポイント解説】
不純物半導体に関する問題です。
ほう素が\( \ 3 \ \)価か\( \ 5 \ \)価のどちらであるかの知識がないと解けない問題です。
「\( \ \mathrm {n} \ \)形半導体，\( \ 5 \ \)価，ドナー」及び「\( \ \mathrm {p} \ \)形半導体，\( \ 3 \ \)価，アクセプタ」の組合せはいずれもセットとなりますので，(1)及び(2)以外の選択肢は選択しないようにしましょう。
本問は平成18年問11とほぼ同じ問題となります。平成25年問11にも類題が出題されていますので，合わせて学習しておくようにしましょう。
1.真性半導体
正孔濃度と電子濃度が同じである半導体で，周期表で\( \ 4 \ \)価の原子であるケイ素\( \ \mathrm {Si} \ \)やゲルマニウム\( \ \mathrm {Ge} \ \)の事を指します。
常温ではキャリヤ濃度があまり高くなく，抵抗率も高いため絶縁体に近い特性がありますが，光や熱等のエネルギーを加えると，誘起される電子の数が増え，導電性が上がる性質があります。
2.不純物半導体
図2のように真性半導体に\( \ 5 \ \)価のリン\( \ \mathrm {P} \ \)やヒ素\( \ \mathrm {As} \ \)等（ドナー）を混ぜる（ドープする）ことで，電子が余る状態を作り，余った電子が導通することで，真性半導体よりも電気が流れやすくなったもの，もしくは，図3のように真性半導体に\( \ 3 \ \)価のホウ素\( \ \mathrm {B} \ \)やガリウム\( \ \mathrm {Ga} \ \)等（アクセプタ）を混ぜる（ドープする）ことで，正孔ができる状態を作り，正孔が導通することで，真性半導体よりも電気が流れやすくなったものを言います。電子や正孔をキャリヤと言い，多くあるキャリヤを多数キャリヤと言います。
電子を多数キャリヤとする半導体を\( \ \mathrm {n} \ \)形半導体，正孔を多数キャリヤとする半導体を\( \ \mathrm {p} \ \)形半導体と言います。
【解答】
解答：(2)
(ア)
ワンポイント解説「1.真性半導体」の通り，シリコン\( \ \left( \mathrm {Si} \right) \ \)の価電子数は\( \ 4 \ \)個となります。
(イ)
ワンポイント解説「2.不純物半導体」の通り，ほう素\( \ \left( \mathrm {B} \right) \ \)やインジウム\( \ \left( \mathrm {In} \right) \ \)などは周期表における\( \ 3 \ \)価の原子に分類されます。
(ウ)
ワンポイント解説「2.不純物半導体」の通り，ほう素\( \ \left( \mathrm {B} \right) \ \)等の\( \ 3 \ \)価の元素を不純物として加えたものを\( \ \mathrm {p} \ \)形半導体といいます。
(エ)
ワンポイント解説「2.不純物半導体」の通り，\( \ \mathrm {p} \ \)形半導体において加える不純物をアクセプタといいます。
