p 型側の電位を高くする（順方向）とホールと電子が接合面に近づいて結合し電流が流れ、n 型側の電位を高くする（逆方向）とホールと電子が接合面から遠ざかって電流がほとんど流れないことを、キャリアの動きとあわせて判定できる
読み込み中…
右端（太枠）がこの技能です。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。
p 型半導体と n 型半導体をつなぎ合わせたものを pn 接合ダイオードといいます。ダイオードには、一方の向きには電流をよく流し、反対の向きには電流をほとんど流さない性質があります。これを整流作用といいます。この技能を身につけると、電池をどちら向きにつないだかを見て、ホールと電子がどう動くか、電流が流れるかどうかを判定できます。交流を一方向の電流に変える整流回路などを理解する土台になります。
ホール（正孔）は正の電荷、電子は負の電荷のようにふるまいます。ダイオードに電圧をかけると内部に電場ができ、正の電荷は電位の高い側から低い側へ力を受け、負の電荷はその逆に、電位の低い側から高い側へ力を受けます。つまり、ホールは電位の低い側へ、電子は電位の高い側へ動きます。
p 型側の電位を高くした場合（、順方向）を考えます。p 型側にいるホールは、電位の低い n 型側、つまり接合面の方へ動きます。n 型側にいる電子は、電位の高い p 型側、つまりやはり接合面の方へ動きます。両者は接合面付近で出会って結合し、ともに消えます。消えた分は電池側から次々に補われるので、電荷の流れが途切れず、電流が流れ続けます。電流の向きは、正の電荷の動く向きと同じなので、ダイオードの中では p 型 → n 型です（電子の動きは n 型 → p 型で、電流とは逆向き）。
反対に、n 型側の電位を高くした場合（、逆方向）を考えます。ホールは電位の低い p 型側の端へ、電子は電位の高い n 型側の端へ引き寄せられます。どちらも接合面から遠ざかるので、接合面の付近には電荷を運ぶもの（キャリア）がほとんどない領域ができます。この領域を空乏層といいます。空乏層は電荷を運ぶものがない壁のようになるので、電流はほとんど流れません。このように、キャリアが接合面に集まるか、接合面から離れるかで、電流が流れるかどうかが決まります。これが整流作用のしくみです。
どちらが p 型、どちらが n 型かを確認する
電池の正極（高電位側）がどちらにつながっているかを見て、 か かを決める
キャリアの動く向きを決める。ホール（正）は電位の低い側へ、電子（負）は電位の高い側へ動く
両方が接合面に近づくなら順方向。ホールと電子が結合して電流が流れる（電流の向きは p 型 → n 型）
両方が接合面から遠ざかるなら逆方向。接合面付近にキャリアのない空乏層が広がり、電流はほとんど流れない
pn 接合ダイオードの p 型側を電池の負極に、n 型側を電池の正極につないだ。このときのようすとして正しいものを、次のア〜エのうちから 1 つ選べ。
ア ホールと電子がともに接合面に近づき、接合面付近で結合して電流が流れる。
イ ホールと電子がともに接合面から遠ざかり、電流はほとんど流れない。
ウ ホールは接合面に近づき、電子は接合面から遠ざかって、電流が流れる。
エ 電子だけが p 型側から n 型側へ移動し、大きな電流が流れる。
手順 1：p 型側が負極に、n 型側が正極につながっている。
手順 2：正極につながった n 型側のほうが電位が高いので、 である。
手順 3：ホールは正の電荷のようにふるまうので、電位の低い p 型側の端（負極側）へ動く。電子は負の電荷なので、電位の高い n 型側の端（正極側）へ動く。
手順 4・5：ホールも電子も接合面から遠ざかる。したがって逆方向であり、接合面付近にキャリアのない空乏層が広がるので、電流はほとんど流れない。
アは順方向のようすなので誤りである。ウとエは、ホールと電子の動きがここで考えた結果と合わないので誤りである。正しいものはイである。
答え: イ
ホールも電子と同じ向き（電位の高い側）へ動くとしてしまう誤り。正しくは、ホールは正の電荷のようにふるまうので、電位の低い側へ動く。 なら、ホールは p 型 → n 型の向きに動き、電子は n 型 → p 型の向きに動く。
逆方向にすると、順方向と同じ大きさの電流が逆向きに流れるとしてしまう誤り。正しくは、 ではキャリアが接合面から遠ざかって空乏層が広がるので、電流はほとんど流れない。
順方向で電子が p 型 → n 型へ動くとしてしまう誤り（電流の向きと電子の動く向きの混同）。正しくは、電流はダイオードの中を p 型 → n 型に流れ、負の電荷をもつ電子はその逆の n 型 → p 型へ動く。
電池の正極を n 型側につないだ状態（）を順方向としてしまう誤り。正しくは、p 型側を正極につないで にしたときが順方向である。
この説明は AI が書き、別の AI が例題を独立に解いて答えを確かめ、説明を一歩ずつ査読しました。
半導体とダイオードについて述べた次の文のうち、正しいものを、次のア〜カからすべて選べ。ただし、ダイオードは p 型半導体と n 型半導体を接合した pn 接合ダイオードとする。
半導体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。
p 型半導体と n 型半導体を接合した pn 接合ダイオードに、n 型側の電位が p 型側の電位より高くなるように電池をつなぐ。このとき、p 型半導体中のホール（正孔）と n 型半導体中の自由電子は、どちらも接合面から（ a ）向きに移動するので、ダイオードには電流がほとんど流れない。
また、不純物を含まないケイ素などの真性半導体では、温度を上げると、その抵抗率は（ b ）。
| a | b | |
|---|---|---|
| ア | 近づく | 小さくなる |
| イ | 遠ざかる | 小さくなる |
| ウ | 近づく | 大きくなる |
| エ | 遠ざかる | 大きくなる |
半導体とダイオードについて述べた文として最も適当なものを、次のア〜オのうちから 1 つ選べ。ただし、ダイオードは p 型半導体と n 型半導体を接合した pn 接合ダイオードとする。
ケイ素（シリコン）の結晶に、ごく少量の不純物を加えてつくる半導体（不純物半導体）と、それを用いた pn 接合ダイオードについて述べた文として最も適当なものを、次のア〜オのうちから 1 つ選べ。ただし、ケイ素の原子は 4 個の価電子をもつ。