37AM52｜第37回 臨床工学技士国家試験 過去問

正答

2

この問題のポイント

この問題では、p形半導体、n形半導体、真性半導体、pn接合、ダイオードの基本が問われています。

最重要ポイントは、キャリアの違いです。

• p形半導体の多数キャリア：正孔
• n形半導体の多数キャリア：電子

解説

半導体には、真性半導体と不純物半導体があります。

真性半導体は、不純物をほとんど含まない高純度の半導体です。高純度のシリコン結晶は真性半導体として扱います。

一方、不純物半導体は、シリコンなどに微量の不純物を加えて電気的性質を調整したものです。

p形半導体は、3価の不純物を加えることで正孔が多数キャリアになります。n形半導体は、5価の不純物を加えることで電子が多数キャリアになります。

pn接合では、p形とn形の境界付近で電子と正孔が再結合し、キャリアが少ない空乏層ができます。ダイオードでは、順方向電圧を加えると空乏層が狭くなり、電流が流れやすくなります。

ひっかけポイント
n形の「n」はnegativeに由来し、電子が多数キャリアです。p形の「p」はpositiveに由来し、正孔が多数キャリアです。

選択肢の確認

1．記述としては正しい。
p形半導体は、シリコンなどに不純物を添加して作る不純物半導体です。多数キャリアは正孔です。

2．正答。記述としては誤り。
n形半導体の多数キャリアは正孔ではなく、電子です。正孔が多数キャリアとなるのはp形半導体です。

3．記述としては正しい。
高純度のシリコン結晶は、真性半導体として扱います。不純物添加によりp形やn形になります。

4．記述としては正しい。
空乏層はpn接合部に生じます。電子と正孔が再結合し、自由キャリアが少ない領域が形成されます。

5．記述としては正しい。
理想ダイオードに順方向電圧を印加すると電流が流れます。順方向では空乏層が狭くなり、キャリアが移動しやすくなります。

覚えるポイント

• p形半導体の多数キャリアは正孔です。
• n形半導体の多数キャリアは電子です。
• 高純度シリコンは真性半導体です。
• pn接合には空乏層ができます。
• ダイオードは順方向で電流が流れ、逆方向では流れにくくなります。