問題
次の文章の$\boxed{ }$内に、選択肢の中から最も適したものを選び、その番号を記せ。
半導体について述べた次の二つの記述は、$\boxed{ }$。
A 不純物半導体において、正孔を生ずる不純物はアクセプタ、自由電子を生ずる不純物はドナーといわれる。
B 4価のシリコン（Si）の真性半導体に、3価のインジウム（In）などの元素を微量に加えることにより、生成される自由電子が電気伝導の主たる担い手となる不純物半導体はn形半導体といわれる。
| ① | Aのみ正しい |
| ② | Bのみ正しい |
| ③ | AもBも正しい |
| ④ | AもBも正しくない |
正解 1
半導体
金属や電解液のように電気を通しやすい物質を導体、ゴムやガラスのように電気をほとんど通さない物質を絶縁体という。上図の周期表のⅣ族に属するゲルマニウム（Ge）やシリコン（Si）は半導体と呼ばれる物質で、導体と絶縁体の中間に位置する。半導体は、温度が上がると、抵抗が下がる性質をもっている。
真性半導体にゲルマニウム（Ge）やシリコン（Si）などのⅤ族の原子（５個の価電子を持つ原子）をわずかに加えると共有結合した結果、１つの電子が余る。この余った電子が自由電子となり、電気伝導の役割を果たす。この場合の自由電子をドナーという。
真性半導体にホウ素（B）、ガリウム（Ga）、アルミニウム（Al）などのⅢ族の原子（３個の価電子を持つ原子）をわずかに加えると結合した結果、価電子が１つ不足する。この１つ不足している穴（正孔：ホール）は、電子が穴に移動してくる電気伝導の役割を果たす。この場合の正孔をアクセプタという。
ドナーやアクセプタのような電気伝導の担い手をキャリアという。このキャリアが移動することによって電気の伝導が行われる。キャリアが移動することを拡散という。多数キャリアが電子の場合その半導体をn(negative)形半導体といい、多数キャリが正孔の場合にはp(positive)形半導体という。
ポイント
不純物半導体（p形半導体とn形半導体）の構成要素とキャリアの関係を整理して覚えておくことが重要です。
- p形半導体:4価のシリコン等 ＋ 3価の不純物（アクセプタ：ボロン、インジウムなど） $\implies$ 多数キャリアは「正孔（ホール）」
- n形半導体:4価のシリコン等 ＋ 5価の不純物（ドナー：リン、ヒ素など） $\implies$ 多数キャリアは「自由電子」
重要用語
| 用語 | 解説 |
| アクセプタ（Acceptor） | 価電子が3個の原子。シリコン結晶に加えると電子を1つ捕獲して正孔を発生させる。 |
| ドナー（Donor） | 価電子が5個の原子。シリコン結晶に加えると余った電子1個を自由電子として放出する。 |
| p形半導体 | 多数キャリアが「正孔（Positive hole）」である半導体。 |
| n形半導体 | 多数キャリアが「自由電子（Negative electron）」である半導体。 |
