令和元年度 問22 無機化学及びセラミックス
半導体に関する次のA～Eの記述のうち。不適切なものの組合せはどれか。
(A) ケイ素やゲルマニウムの結晶はダイヤモンド型構造を持つ。
(B) ガリウムヒ素は化合物半導体と呼ばれ。安定相はウルツ鉱型構造を持つ。
(C) 純粋なゲルマニウムの電気伝導度は温度が上がると増加する。
(D) 真性半導体を加熱すると、熱励起によって多数の自由電子と少数の正孔が生成する。
(E) ケイ素に微量のリンを添加するとn型半導体となる。
①
A、C
②
A、D
③
B、D
④
B、E
⑤
C、E
正答
③ B、D
正答は3番です。
ガリウムヒ素は化合物半導体と呼ばれ、閃亜鉛鉱型構造を持ちます（B）。その他に窒化ホウ素やヒ化ホウ素があります。ウルツ鉱型であるのは酸化亜鉛、窒化ガリウムなどです。
ケイ素に微量のリンやヒ素、アンチモンのような最外核電子が5個の原子を添加するとn型半導体となります（E）。対してホウ素やアルミニウム、ガリウムのような最外核電子が3個の原子を添加するとp型半導体となります。
またゲルマニウム、シリコンのような純粋な元素や化合物の結晶による半導体を真性半導体と言います。真性半導体は熱振動により自由に移動電子が増えることから、通常の導体と異なり温度が高いほど電気抵抗が小さくなります（C）。電子が抜けた部分が正孔となるため、生成する自由電子と正孔の数は等しくなります（D）。