技術士 第一次試験 専門科目 電気電子部門 電子応用 練習問題 第1問: 4価のシリコンやゲルマニウムに微量の不純物を加えた半導体に関する記述として、最も適切なものはどれか。

「ひ素やりんなどの5価の不純物を加えると…n形半導体になる」が適切です。NEETS Module 07 (NAVEDTRA 14179) 第1章は、5価の不純物 (ひ素・アンチモン・りんなど) は価電子5個のうち4個を共有結合に使い、残る1個が結晶中でほぼ自由になるので、電子を与えるドナー (電子を出す不純物) と呼ばれ、n形では電子が多数キャリアになると説明しています。

3価の不純物 (アルミニウム・インジウム・ガリウム・ほう素) は隣の原子から電子を1個受け取るのでアクセプタ (電子を受け取る不純物) と呼ばれ、p形では正孔が多数キャリアです。同じ章は、電子を出したドナー原子は正の電荷をもち、こうしてできたイオンは結晶格子に固定されて動けないとし、電子が過剰な原子を負のイオンとしています。

したがって電子を受け取ったアクセプタは負の電荷を帯びます。5価の不純物はドナーとなって電子を与え、電子が多数キャリアのn形になり、3価の不純物はアクセプタとなって正孔が多数キャリアのp形になります。