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【一陸技】精選300題_問035-特殊半導体

特殊半導体

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  会社の同僚たちと一陸技の勉強会をしています。
  勉強会では「合格精選300題 一陸技問題集」を使っています。
  本ブログでは勉強会で解いた問題の解説を掲載していきます。

合格精選300題 第一級陸上無線技術士試験問題集合格精選300題 第一級陸上無線技術士試験問題集
(1998/10)
吉川 忠久

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今回は特殊半導体に関する問題です。
半導体素子にはたくさんの種類があるので覚えるのが大変ですが、
1つ1つ丁寧に理解していけばなんとかなります。

使用用途と動作原理、あとは使用時のバイアスの方向などが、
覚えるときのポイントとなります。
原理を理解していれば、バイアスの方向も理解できます。


問35
次の特殊半導体に関する記述として、誤っているものを選べ。
1.バリスタは、印加する電圧の変化に対して電気抵抗が変化する素子である。
2.バラクタダイオードは、印加する電圧の変化に対して静電容量が変化する素子である。
3.サーミスタは温度の変化に対して電気抵抗が大きく変化する素子である。
4.ホトダイオードは順方向電圧を印加しておき、当てる光を強くすると電流が増加し、弱くすると電流が減少する素子である。
5.発光ダイオードは電気エネルギーを光エネルギーに変えるエネルギー変換素子である。


解説

バラクタダイオード問034で解説した通り、
逆電圧の強さを変化させることで静電容量が変化する素子です。
よって、選択肢2は正しい記述です。

発光ダイオードについては、次回の問036で詳しく解説しますが、
順電圧をかけることで電気エネルギーが光エネルギーに変換される素子です。
よって、選択肢5も正しい記述となります。

本問題の解説では、
残りのバリスタ,サーミスタ,ホトダイオードについて、
もう少し詳しく解説します。


バリスタ

バリスタとは、
非直線的な電圧-電流特性をもった2端子半導体素子のことです。
つまり、バリスタでは印加電圧によって抵抗値が変化します。

バリスタとは「Variable Resistance」を意味しており、
その名からも抵抗値を変化させることのできる素子だということがわかります。

バリスタは一般には低い電圧では高抵抗であり、
これを回路に並列接続しても回路動作にほとんど影響しません。
しかし、異常な高電圧に対しては低抵抗となり大電流が流れます。
よって、送電線や通信回路の避雷器などに使われます。

以上より、選択肢1は正しい記述となります。

ちなみにバリスタは、
PN接合ではなく極性はありません。


サーミスタ

一般的に、半導体の抵抗値は温度によって敏感に変化します。

サーミスタとは、その温度特性を利用したもので、
Mn(マンガン),Fe(鉄),Co(コバルト),Ni(ニッケル)などの
酸化物の粉末を、所望の温度係数になるように
混合し、焼結させたものです。

サーミスタは一般的に負の温度特性を持っています。
つまり温度が上がれば抵抗値は下がります。

正の温度特性を持つサーミスタも存在しますが、
それは正特性サーミスタとよばれています。

サーミスタは抵抗値が温度により変化することを利用して、
温度の検出・制御,トランジスタの温度補償,
マイクロ波電力計などに使用されます。

以上より、選択肢3は正しい記述となります。

ちなみにサーミスタも、
PN接合ではなく極性はありません。


ホトダイオード

ホトダイオードとは、
pn接合の光電効果(問031)を利用したものであり、
逆電圧をかけた状態で光を照射することで
逆方向電流を制御することを目的とした素子です。

光を照射し光電効果を起こすことで、
少数キャリアを増加させ、それにより逆方向電流が増加します。


順電圧をかけると大きな順方向電流が流れてしまうので、
光の照射では電流値をうまく制御できません。

よって、ホトダイオードは、
逆電圧をかけて使用するのが正しい使い方であり、
選択肢4は誤った記述となります。


参考文献

半導体素子半導体素子 - 標準電気工学講座 (20)
(1980/12)
石田 哲朗清水 東

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