第三種電気主任技術者の過去問
令和3年度（2021年）
理論 問11

問題文にある物質は半導体の物質ではありますが、

単元素半導体と化合物半導体が正しく分類されていないため誤りです。

正しい分類は、単元素半導体がゲルマニウム(Ge)とシリーコン(Si)、

化合物半導体がインジウムリン(InP)とガリウムヒ素(GaAs)です。

半導体は、キャリアと呼ばれる電荷が移動することで電流が流れます。

従って、半導体内のキャリア濃度に差がある場合、

濃度が均一になるようキャリアが動くため拡散電流が発生します。

以上のことより、キャリア濃度と拡散電流の大きさに同等の比例関係が想定されることから、

この選択肢は正しいです。

真性半導体とは、不純物を添加していない単元素の半導体を示しています。

利用される物質にはシリコンやゲルマニウムがあり、それらを周期表で見ると14族(最外殻電子が4価)に分類されています。

原子単体では不安定なシリコンですが、原子同士が互いに最外殻の電子を共有することで、安定を保っています。

この結合を共有結合といい、結合の中で最も強力な結合で結晶が作られているので、キャリアの移動が一切ないため絶縁体に分類されています。

ここに不純物として13族(3価)のホウ素やガリウムを添加すると、共有結合できない場所ができ、キャリアが動ける状態となります。

(スライドパズルをイメージしてみてください。)

また、15族(5価)のリンやヒ素を添加すると共有結合を求めてキャリアが動くことになります。

(イス取りゲームをイメージしてみてください)

いずれの場合にも「キャリアが動く」ため「電流が流れる」ことになり、「電流が流れる」ということは「抵抗率が下がった」と考えられるようになるので、

この選択肢は誤りです。

真性半導体の特性の1つに、価電子帯にある電子を熱エネルギーや光エネルギーで伝導体まで励起できるというものがあります。

「電子が移動する＝正孔(ホール)が発生する」ということなので、この選択肢は誤りです。

問題文にもある通り、ドリフト電流とは電界が与えられたことで生じる電流と定義されています。

半導体は電界を与えると電圧が発生します。

電界により発生した電圧と電流の関係はオームの法則が成立するため、「電界と電流は比例関係にある」と解釈することができます。

よって、この選択肢は誤りです。