2019.09.01スポンサーリンクこのページでは、p型半導体とn型半導体について、初心者の方でも解りやすいように、基礎から解説しています。電験三種の理論科目で、実際に出題されたp型半導体とn型半導体の過去問題の解き方も解説しています。銅や鉄のように電流を流しやすい導体と、ゴムや硝子のように電流を流さない絶縁体の中間的な性質をもった物質を半導体といいます。半導体とは、電気伝導性が導体と絶縁体との中間である物質といえます。半導体は、絶対零度では電気伝導性を示さず、温度の上昇に伴って電気伝導性が高くなります。半導体の種類としては、「真性半導体」と「不純物半導体」に大別されます。真性半導体シリコン(Si)、ゲルマニウム(Ge)などの半導体を、不純物を入れないようにきわめて高い純度に精製した物質を真性半導体といいます。シリコン(Si)、ゲルマニウム(Ge)の原子は最外殻に4個の価電子をもっています。真性半導体はこれらの価電子が共有結合をして安定しています。光や熱、電界などの外部からエネルギーが加わると、価電子の一部が原子核の拘束を離れて「自由電子」となり、移動した価電子の後には「正孔(ホール)」ができます。シリコン(Si)を用いた半導体に5個の価電子をもつヒ素(As)を少量加えると、シリコンの原子と結合するときに1個の電子が余ることになります。この余った電子を「自由電子」といい、半導体はより電流を流しやすくなります。このように、5価の元素をごくわずか混ぜて作った不純物半導体を「n型半導体」といいます。このとき不純物として入れたヒ素原子等は「ドナー(donor)」と呼ばれています。ドナーになる物質としては、ヒ素(As)のほか、りん(P)、アンチモン(Sb)などがあります。電子が余っているということは相対的にマイナス、つまりネガティブ(Negative)だということでこれをn型半導体といいます。3個または5個の価電子をもつ元素を少量加えた半導体を不純物半導体といいます。シリコン(Si)を用いた半導体に3個の価電子をもつホウ素(B)を少量加えると、共有結合において不足する位置に正孔ができます。正孔はキャリアとして働くため、半導体はより電流を流しやすくなります。このように、3価の元素をごくわずか混ぜて作った不純物半導体を「p型半導体」といいます。このとき不純物として入れたホウ素原子等は「アクセプタ(acceptor)」と呼ばれています。アクセプタになる物質としては、ホウ素(B)のほか、インジウム(In)、ガリウム(Ga)などがあります。電子はマイナスの電荷を持っていますから、電子が不足しているということは相対的にプラス、つまりポジティブ(Positive)だということでこれをp型半導体といいます。p型半導体p型半導体とn型半導体の接合n型半導体の多数キャリアは自由電子で、p型半導体の多数キャリアは正孔です。n型半導体とp型半導体を接合した場合、接合面付近にある双方の多数キャリアは、じわじわと互いの領域に移動して結合し消滅します。この現象を「拡散」といいます。拡散現象が起こると、接合面付近には自由電子も正孔もない領域ができます。この領域を「空乏層」といいます。p型半導体とn型半導体の接合また、接合面付近のp型領域では電子が流入してくるので負の電荷が、n型領域では正孔が流入してくるので正の電荷が現れます。この電荷(電界)は、キャリアの移動を妨げる方向に働きます。)に記入する数値又は字句として、正しいものを組み合わせたのは次のうちどれか。答え(1)2002年(平成14年)問10次の文章は、p形半導体とn形半導体の接合面におけるキャリアの働きについて述べたものである。図1のように、p形半導体とn形半導体が接合する接合面付近では、拡散により、p形半導体内のキャリア(△印)はn形半導体の領域内に移動する。n形半導体内のキャリア(□印)はp形半導体の領域内に移動する。呼ばれるキャリアのない領域が生じる。