A問題
上期
電験三種 理論 2023年度 上期 問11
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次の文章は,図1及び図2に示す原理図を用いてホール素子の動作原理について述べたものである。図1に示すように,p形半導体に直流電流I[A]を流し,半導体の表面に対して垂直に下から上向きに磁束密度B[T]の平等磁界を半導体にかけると,半導体内の正孔は進路を曲げられ,電極①には (ア) 電荷,電極②には (イ) 電荷が分布し,半導体の内部に電界が生じる。また,図2のn形半導体の場合は,電界の方向はp形半導体の方向と (ウ) である。この電界により,電極①-②間にホール電圧VH = RH× (エ) [V]が発生する。ただし,d[m]は半導体の厚さを示し,RHは比例定数[m³/C]である。上記の記述中の空白箇所(ア)~(エ)に当てはまる組合せとして,正しいものを次の(1)~(5)のうちから一つ選べ。図1図2 (ア) (イ) (ウ) (エ)
正解と解説
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正解 5
図1のp形半導体では多数キャリヤの正孔が電流Iと同じ向きに動き、磁束密度Bによるローレンツ力で電極①側へ偏るので、電極①には正電荷、電極②には負電荷が分布する。図2のn形では電子が電流と逆向きに動くが電荷の符号も逆なので受ける力の向きは同じで、電極①側に負電荷がたまり、生じる電界の方向はp形とは反対になる。このときのホール電圧は VH = RH×BI/d で与えられる。