電験3種過去問【2017年理論 問11】

【電子回路】半導体のpn接合についての知識《正誤問題》

半導体のpn接合の性質によって生じる現象若しくは効果、又はそれを利用したものとして、全て正しいものを次の(1)~(5)のうちから一つ選べ。

(1)表皮効果、ホール効果、整流作用

(2)整流作用、太陽電池、発光ダイオード

(3)ホール効果、太陽電池、超伝導現象

(4)整流作用、発光ダイオード、圧電効果

(5)超伝導現象、圧電効果、表皮効果

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解答

(2)

解説

表皮効果:交流電流が導体を流れるとき、電流密度が導体の表面で高く、表面から離れると低くなる現象。周波数が高くなるほど電流が表面へ集中するので、導体の交流抵抗は高くなる。pn接合とは無関係。

超伝導現象:特定の金属や化合物などの物質を非常に低い温度へ冷却したときに、電気抵抗が急激にゼロになる現象で同時に、マイスナー効果により外部からの磁力線が遮断される。pn接合とは無関係。

圧電効果:物質(特に水晶や特定のセラミックス)に圧力(力)を加えると、圧力に比例した分極(表面電荷)が現れる現象。また、逆に電界を印加すると物質が変形する現象を逆圧電効果と言い、これらの現象をまとめて圧電効果と呼ぶ場合もある。pn接合とは無関係。

ホール効果:電流の流れているものに対し、電流に垂直に磁場をかけると、電流と磁場の両方に直交する方向に起電力が現れる現象。金属ではキャリア密度が大きく、ホール電圧が微小な値となるため、この現象を利用した物性測定は主に半導体素子で応用される。

整流作用:pn接合のダイオードは整流作用があり、p形→n形へしか電流が流れない。

太陽電池:pn接合型ダイオード(フォトダイオード)で主にシリコン系の太陽電池がこれに該当する。電子に光のエネルギーを吸収させ(光励起)、電力として取り出す。

発光ダイオード:pn接合型ダイオード。電力として順電流を与え、電子を励起させそのエネルギーを、光として取り出す。