電流と回路（知識）の問題
p 型半導体と n 型半導体を接合した pn 接合ダイオードがある。ダイオードの両端を端子 A, B とよび、どちらが p 型側かは外からはわからないものとする。電池の正極を端子 A に、負極を端子 B につないだところ、ダイオードに電流がよく流れた。この結果について述べた次の文中の空欄 a・b に入る語句の組み合わせとして最も適当なものを、下のア〜エのうちから 1 つ選べ。
「端子 A につながっているのは（ a ）型半導体である。電流が流れているとき、接合面の付近では、ホール（正孔）と電子が（ b ）。」
| a | b | |
|---|---|---|
| ア | n | 接合面に近づいて結合する |
| イ | p | 接合面から遠ざかる |
| ウ | n | 接合面から遠ざかる |
| エ | p | 接合面に近づいて結合する |
この問題で使うもの
- pn 接合ダイオードの整流作用（説明と入口の問題）
この問題を解けるようになるまで（7 技能）
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右端（太枠）がこの問題で使う技能です。左へドラッグすると、さらに前の前提をさかのぼれます。技能を押すと、そこまでの道筋が光ります。
ヒント
行き詰まったら、上から順に 1 つずつ開いてください。
ヒント 1
技能「pn 接合ダイオードの整流作用」を使います。どちらの側の電位を高くすると電流が流れるか（順方向）を思い出しましょう。
ヒント 2
順方向は p 型側の電位を n 型側より高くする向きです。ホールは正の電荷のように、電子は負の電荷として電場から力を受けて動きます。
ヒント 3
電池の正極につないだ端子 A のほうが電位が高く、電流がよく流れたので、端子 A 側の半導体の種類が決まります。これで選択肢は 2 つに絞れます。
答えと解説
答えを見る
エ
どこでつまずきましたか？（選ぶと、戻る場所を案内します）
解説を読む
pn 接合ダイオードの整流作用は、次のように考える。
(1) 順方向と逆方向: p 型側の電位を n 型側より高くする向き（順方向）に電圧を加えると電流が流れ、n 型側の電位を高くする向き（逆方向）では電流はほとんど流れない。
(2) 空欄 a: 電池の正極につないだ端子 A のほうが電位が高い。このとき電流がよく流れたので、これは順方向であり、電位の高い端子 A 側が p 型半導体である。
(3) 空欄 b: 順方向では、p 型の中のホール（正の電荷のようにふるまう）は電位の低い n 型側へ向かって、n 型の中の電子は電位の高い p 型側へ向かって動く。どちらも接合面に近づき、接合面付近で結合して消える。これが続くので、回路に電流が流れ続ける。
よって、a は「p」、b は「接合面に近づいて結合する」で、答えはエである。
- ア a が誤り。電位の高い側が n 型だと逆方向になり、電流はほとんど流れない。
- イ b が誤り。ホールと電子が接合面から遠ざかるのは逆方向に電圧を加えたときで、このとき電流はほとんど流れない。
- ウ a・b ともに誤り。これは逆方向に電圧を加えたときのようすである。
別解
正極につないだ端子 A に電流がよく流れるので順方向電圧であり、A は p 型側。順方向では、p 型のホールと n 型の電子がそれぞれ接合面に向かって移動し、接合面付近で結合（再結合）する。よって a は p、b は接合面に近づいて結合する。正解はエ。