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電子デバイス①
65問 • 2年前
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    問題一覧

  • 1

    エネルギーバンド構造に基づいて、固体の電気的性質を説明すること

    個体のエネルギーバンド理論

  • 2

    新しく作られた共通の電子軌道は隣接原子の準位が重なり合って作られる為ある幅を持つことになる。その理由とそれを説明する為の法則名は何か

    電子同士が互いに電機子反作用を起こしあうことでパウリの排他律より共通の電子軌道が1本だけでは電子が2個を超えて電子は存在できない為軌道の本数が増える(幅が広がる)ことになる。

  • 3

    電子軌道の幅が広がるとどうなるか

    原子一個の場合と比較し、自由電子が動きやすくなる

  • 4

    禁制帯とはなにか

    エネルギー準位のない領域(自由電子の存在の許されない所)

  • 5

    価電子帯とはなにか

    全てのエネルギー準位が価電子で満たされている領域

  • 6

    伝導帯とはなにか

    通常、電子は存在しないものの、電子の存在を許されている領域

  • 7

    外部からのエネルギーを受け、価電子帯から伝導帯に来た電子はどうなるか

    自由電子となって電気伝導の源となる

  • 8

    自由電子となって電気伝導の源となることを何というか

    電子が励起したという

  • 9

    エネルギーバンドの基本構造図を記入

    画像の通りに

  • 10

    禁制帯の幅が狭い物質ほどどうなるか

    自由電子が多く存在する

  • 11

    絶縁体

    禁制帯の幅が非常に大きいため、外部からのエネルギーを受けても価電子帯から伝導帯へ電子は励起しにくい物質

  • 12

    金属

    価電子帯と伝導体が重なっている場合が多く、自由電子が生成されやすい物質

  • 13

    半導体

    禁制帯の幅が絶縁体まで広くないものの、ある程度の大きさを持っているため、一定以上の外部のエネルギーにより、電子は価電子帯から伝導帯へ電子は励起する

  • 14

    禁制帯の幅のこと

    エネルギーギャップ

  • 15

    半導体の元素

    Si(シリコン)、Ge(ゲルマニウム)

  • 16

    金属の抵抗率

    10^-4[Ω・m]以下

  • 17

    絶縁体の抵抗率

    10^8[Ω・m]以上

  • 18

    真性半導体とは何か

    不純物を含まない半導体

  • 19

    真性半導体のエネルギーバンド図を記入

    画像の通りに

  • 20

    正孔(ホール)とはなにか

    価電子帯で電子の抜けた所は電気的に中性の状態から電子が抜けることで生成される正の電荷を持つ穴

  • 21

    正孔が移動するとどのようなことが起こるか

    電荷が移動することになるので電流として観測される

  • 22

    自由電子+正孔

    キャリア(電荷の運び手)

  • 23

    価電子帯から伝導帯で電子が励起し、伝導帯に自由電子と価電子帯に正孔ができること

    電子-正孔が生成された

  • 24

    真性半導体はどのような半導体を言うか

    自由電子と正孔の密度が同じ半導体

  • 25

    外部からエネルギーを受けたにもかかわらず価電子帯か、の電子が伝導帯までたどり着けなかった場合、電子はどうなるか

    電子は価電子帯に戻ることになる(再結合することになる)

  • 26

    価電子帯から伝導帯へ電子が励起するためにはどのくらいの外部エネルギーが必要になるか

    禁制帯の幅以上の外部エネルギーが必要になる

  • 27

    ダイオードやトランジスタに使われるのは何半導体が

    不純物半導体(n型半導体とp型半導体)

  • 28

    人工的に他の元素を不純物として入れること

    ドーピング(添加)

  • 29

    共有結合しているSi、Geに、V族元素であるP(リン)、As(ヒ素)、Sb(アンチモン)を添加している半導体

    n型半導体

  • 30

    n型半導体

    共有結合しているSi、GeにV族元素であるP(リン)、As(ヒ素)、Sb(アンチモン)を添加している半導体

  • 31

    原子同士の結合に使われない電子

    過剰電子

  • 32

    過剰電子の特徴

    原子同士の結合に使われないため、他の電子と比べ自由電子になりやすい(動きやすい)

  • 33

    n型半導体のエネルギーバンド図を記入しなさい

    写真の通りに

  • 34

    ドナー準位と伝導帯のエネルギー差はどのくらいか

    非常に小さい

  • 35

    ドナー準位と伝導帯のエネルギー差は非常に小さいため、わずかな外部エネルギーが加わるとどうなるか

    ドナー準位から電子が伝導帯へ励起するようになる

  • 36

    n型半導体がそう呼ばれる理由は何か

    多数キャリアが自由電子であり、自由電子は-であるためマイナスを意味するnegativeよりそう呼ばれる。

  • 37

    共有結合しているSi、GeにIII族元素であるAl(アルミニウム)、In(インジウム)、Ga(ガリウム)を添加した半導体は何か

    p型半導体

  • 38

    p型半導体とはなにか

    共有結合しているSi、GeにIII族元素であるAl(アルミニウム)、In(インジウム)、Ga(ガリウム)を添加した半導体

  • 39

    p型半導体と原子同士の結合に使いたい電子の関係は?

    原子同士の結合に使いたい電子が1個少ない

  • 40

    p型半導体のエネルギーバンド図を記入しなさい

    画像の通りに

  • 41

    アクセプタ準位と価電子帯のエネルギー差の関係

    非常に小さい

  • 42

    アクセプタ準位と価電子帯のエネルギー差は非常に小さいため、わずかな外部エネルギーでどうなるか

    価電子帯から励起した電子がアクセプタ準位に捕えられることになる

  • 43

    p型半導体がそのように呼ばれる理由は何か

    多数キャリアが正孔のため+の電荷をもち+を意味するpositiveからそう呼ばれている

  • 44

    A、B、C、D、E、Fに入る語句を記入しなさい

    A:自由電子, B:正孔, C:正孔, D:自由電子, E:区別なし, F:区別なし

  • 45

    真性半導体、不純物半導体以外のその他の半導体で有名な半導体を答えよ

    化合物半導体

  • 46

    化合物半導体とはなにか

    2種類以上の元素を組み合わせて作製された半導体

  • 47

    電気伝導度σを求める式

    σ(電気伝導度[S/cm])=e(電気素量[1.602×10^-19])×n(1cmあたりの電子数[/cm^3])×μ(移動度[cm^2/V•sec])

  • 48

    抵抗率pを求める式

    p=1/σ

  • 49

    Geに不純物としてPを10[ /cm^3]添加した時、Geの抵抗率pはいくらか。 Geの多数キャリアの移動度を3600[cm^3/V•sec]とする

    p=1.734[Ω•cm]

  • 50

    どうすればキャリアが移動するか

    電界の印加 キャリアの密度差(濃度差)

  • 51

    電界の印加による移動は+極、-極でそれぞれ何が移動しているか

    +極: 自由電子 -極: 正孔

  • 52

    電界の印加による移動は+極で自由電子、-極で正孔が移動しているが、それによる運動の名称とそれによる電流の名前を答えよ

    ドリフト運動 ドリフト電流

  • 53

    キャリアの密度差による移動はキャリアの密度差の高い所から低い所のものか低い所から高い所のものか

    高い所から低い所

  • 54

    キャリアの密度差による移動での運動の名称とそれによって発生する電流の名称を答えよ

    拡散運動 拡散電流

  • 55

    ドリフト電流と拡散電流で半導体特有のものはどちらか

    拡散電流

  • 56

    電流の流れる向きは正孔の流れる向きか、自由電子の流れる向きか

    正孔の流れる向き

  • 57

    n型半導体内に注入された正孔が再結合により消滅してしまうまで、p型半導体内に注入された自由電子が再結合により消滅してしまうまでの時間は何と言うか

    キャリアライフタイム

  • 58

    キャリアライフタイムとは何か

    n型半導体内に注入された正孔が再結合により消滅してしまうまで、p型半導体内に注入された自由電子が再結合により消滅してしまうまでの時間のこと

  • 59

    半導体内に流れる電流2種類は何か

    ドリフト電流、拡散電流

  • 60

    ドリフト電流と拡散電流はどちらが電解に依存するか

    ドリフト電流

  • 61

    金属はドリフト電流と拡散電流のどちらが流れるか

    ドリフト電流

  • 62

    n型半導体が低温の場合、自由電子の密度はどのように変化するか

    低温から温度を上げていくとドナー準位から伝導帯へ電子が励起し、自由電子の密度が増加する

  • 63

    n型半導体が中温の場合、自由電子の密度はどのように変化するか

    ドナー準位から電子が励起しきっており、価電子帯から伝導帯へ電子が励起するほどのエネルギーはないため、自由電子の密度は変化せず一定となる

  • 64

    n型半導体が高温の場合、自由電子の密度はどのように変化するか

    価電子帯から励起する電子が増加し、ドナー準位から励起した電子数よりはるかに多くなることによって高温になればなるほど真性半導体とみなせるようになる

  • 65

    (ドナー準位から励起した電子数)<<<<<<<(価電子帯から伝導帯へ励起した電子数)となった時に真性半導体とみなせること

    真性領域

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    問題一覧

  • 1

    エネルギーバンド構造に基づいて、固体の電気的性質を説明すること

    個体のエネルギーバンド理論

  • 2

    新しく作られた共通の電子軌道は隣接原子の準位が重なり合って作られる為ある幅を持つことになる。その理由とそれを説明する為の法則名は何か

    電子同士が互いに電機子反作用を起こしあうことでパウリの排他律より共通の電子軌道が1本だけでは電子が2個を超えて電子は存在できない為軌道の本数が増える(幅が広がる)ことになる。

  • 3

    電子軌道の幅が広がるとどうなるか

    原子一個の場合と比較し、自由電子が動きやすくなる

  • 4

    禁制帯とはなにか

    エネルギー準位のない領域(自由電子の存在の許されない所)

  • 5

    価電子帯とはなにか

    全てのエネルギー準位が価電子で満たされている領域

  • 6

    伝導帯とはなにか

    通常、電子は存在しないものの、電子の存在を許されている領域

  • 7

    外部からのエネルギーを受け、価電子帯から伝導帯に来た電子はどうなるか

    自由電子となって電気伝導の源となる

  • 8

    自由電子となって電気伝導の源となることを何というか

    電子が励起したという

  • 9

    エネルギーバンドの基本構造図を記入

    画像の通りに

  • 10

    禁制帯の幅が狭い物質ほどどうなるか

    自由電子が多く存在する

  • 11

    絶縁体

    禁制帯の幅が非常に大きいため、外部からのエネルギーを受けても価電子帯から伝導帯へ電子は励起しにくい物質

  • 12

    金属

    価電子帯と伝導体が重なっている場合が多く、自由電子が生成されやすい物質

  • 13

    半導体

    禁制帯の幅が絶縁体まで広くないものの、ある程度の大きさを持っているため、一定以上の外部のエネルギーにより、電子は価電子帯から伝導帯へ電子は励起する

  • 14

    禁制帯の幅のこと

    エネルギーギャップ

  • 15

    半導体の元素

    Si(シリコン)、Ge(ゲルマニウム)

  • 16

    金属の抵抗率

    10^-4[Ω・m]以下

  • 17

    絶縁体の抵抗率

    10^8[Ω・m]以上

  • 18

    真性半導体とは何か

    不純物を含まない半導体

  • 19

    真性半導体のエネルギーバンド図を記入

    画像の通りに

  • 20

    正孔(ホール)とはなにか

    価電子帯で電子の抜けた所は電気的に中性の状態から電子が抜けることで生成される正の電荷を持つ穴

  • 21

    正孔が移動するとどのようなことが起こるか

    電荷が移動することになるので電流として観測される

  • 22

    自由電子+正孔

    キャリア(電荷の運び手)

  • 23

    価電子帯から伝導帯で電子が励起し、伝導帯に自由電子と価電子帯に正孔ができること

    電子-正孔が生成された

  • 24

    真性半導体はどのような半導体を言うか

    自由電子と正孔の密度が同じ半導体

  • 25

    外部からエネルギーを受けたにもかかわらず価電子帯か、の電子が伝導帯までたどり着けなかった場合、電子はどうなるか

    電子は価電子帯に戻ることになる(再結合することになる)

  • 26

    価電子帯から伝導帯へ電子が励起するためにはどのくらいの外部エネルギーが必要になるか

    禁制帯の幅以上の外部エネルギーが必要になる

  • 27

    ダイオードやトランジスタに使われるのは何半導体が

    不純物半導体(n型半導体とp型半導体)

  • 28

    人工的に他の元素を不純物として入れること

    ドーピング(添加)

  • 29

    共有結合しているSi、Geに、V族元素であるP(リン)、As(ヒ素)、Sb(アンチモン)を添加している半導体

    n型半導体

  • 30

    n型半導体

    共有結合しているSi、GeにV族元素であるP(リン)、As(ヒ素)、Sb(アンチモン)を添加している半導体

  • 31

    原子同士の結合に使われない電子

    過剰電子

  • 32

    過剰電子の特徴

    原子同士の結合に使われないため、他の電子と比べ自由電子になりやすい(動きやすい)

  • 33

    n型半導体のエネルギーバンド図を記入しなさい

    写真の通りに

  • 34

    ドナー準位と伝導帯のエネルギー差はどのくらいか

    非常に小さい

  • 35

    ドナー準位と伝導帯のエネルギー差は非常に小さいため、わずかな外部エネルギーが加わるとどうなるか

    ドナー準位から電子が伝導帯へ励起するようになる

  • 36

    n型半導体がそう呼ばれる理由は何か

    多数キャリアが自由電子であり、自由電子は-であるためマイナスを意味するnegativeよりそう呼ばれる。

  • 37

    共有結合しているSi、GeにIII族元素であるAl(アルミニウム)、In(インジウム)、Ga(ガリウム)を添加した半導体は何か

    p型半導体

  • 38

    p型半導体とはなにか

    共有結合しているSi、GeにIII族元素であるAl(アルミニウム)、In(インジウム)、Ga(ガリウム)を添加した半導体

  • 39

    p型半導体と原子同士の結合に使いたい電子の関係は?

    原子同士の結合に使いたい電子が1個少ない

  • 40

    p型半導体のエネルギーバンド図を記入しなさい

    画像の通りに

  • 41

    アクセプタ準位と価電子帯のエネルギー差の関係

    非常に小さい

  • 42

    アクセプタ準位と価電子帯のエネルギー差は非常に小さいため、わずかな外部エネルギーでどうなるか

    価電子帯から励起した電子がアクセプタ準位に捕えられることになる

  • 43

    p型半導体がそのように呼ばれる理由は何か

    多数キャリアが正孔のため+の電荷をもち+を意味するpositiveからそう呼ばれている

  • 44

    A、B、C、D、E、Fに入る語句を記入しなさい

    A:自由電子, B:正孔, C:正孔, D:自由電子, E:区別なし, F:区別なし

  • 45

    真性半導体、不純物半導体以外のその他の半導体で有名な半導体を答えよ

    化合物半導体

  • 46

    化合物半導体とはなにか

    2種類以上の元素を組み合わせて作製された半導体

  • 47

    電気伝導度σを求める式

    σ(電気伝導度[S/cm])=e(電気素量[1.602×10^-19])×n(1cmあたりの電子数[/cm^3])×μ(移動度[cm^2/V•sec])

  • 48

    抵抗率pを求める式

    p=1/σ

  • 49

    Geに不純物としてPを10[ /cm^3]添加した時、Geの抵抗率pはいくらか。 Geの多数キャリアの移動度を3600[cm^3/V•sec]とする

    p=1.734[Ω•cm]

  • 50

    どうすればキャリアが移動するか

    電界の印加 キャリアの密度差(濃度差)

  • 51

    電界の印加による移動は+極、-極でそれぞれ何が移動しているか

    +極: 自由電子 -極: 正孔

  • 52

    電界の印加による移動は+極で自由電子、-極で正孔が移動しているが、それによる運動の名称とそれによる電流の名前を答えよ

    ドリフト運動 ドリフト電流

  • 53

    キャリアの密度差による移動はキャリアの密度差の高い所から低い所のものか低い所から高い所のものか

    高い所から低い所

  • 54

    キャリアの密度差による移動での運動の名称とそれによって発生する電流の名称を答えよ

    拡散運動 拡散電流

  • 55

    ドリフト電流と拡散電流で半導体特有のものはどちらか

    拡散電流

  • 56

    電流の流れる向きは正孔の流れる向きか、自由電子の流れる向きか

    正孔の流れる向き

  • 57

    n型半導体内に注入された正孔が再結合により消滅してしまうまで、p型半導体内に注入された自由電子が再結合により消滅してしまうまでの時間は何と言うか

    キャリアライフタイム

  • 58

    キャリアライフタイムとは何か

    n型半導体内に注入された正孔が再結合により消滅してしまうまで、p型半導体内に注入された自由電子が再結合により消滅してしまうまでの時間のこと

  • 59

    半導体内に流れる電流2種類は何か

    ドリフト電流、拡散電流

  • 60

    ドリフト電流と拡散電流はどちらが電解に依存するか

    ドリフト電流

  • 61

    金属はドリフト電流と拡散電流のどちらが流れるか

    ドリフト電流

  • 62

    n型半導体が低温の場合、自由電子の密度はどのように変化するか

    低温から温度を上げていくとドナー準位から伝導帯へ電子が励起し、自由電子の密度が増加する

  • 63

    n型半導体が中温の場合、自由電子の密度はどのように変化するか

    ドナー準位から電子が励起しきっており、価電子帯から伝導帯へ電子が励起するほどのエネルギーはないため、自由電子の密度は変化せず一定となる

  • 64

    n型半導体が高温の場合、自由電子の密度はどのように変化するか

    価電子帯から励起する電子が増加し、ドナー準位から励起した電子数よりはるかに多くなることによって高温になればなるほど真性半導体とみなせるようになる

  • 65

    (ドナー準位から励起した電子数)<<<<<<<(価電子帯から伝導帯へ励起した電子数)となった時に真性半導体とみなせること

    真性領域