今回は平成28年度 理論科目 A問題11を解説します。半導体に関する5つの記述のうち、誤っているものを選ぶ問題です。
真性半導体・不純物半導体（p形・n形）の性質、温度と抵抗率の関係、導電率の大小、電流の向きなどを整理すれば判別できます。温度が上がると真性半導体の抵抗率は減少する点がカギです。
平成28年度 理論科目 A問題11：問題文と選択肢
まずは、実際の試験問題を確認してみましょう。
出典：一般財団法人 電気技術者試験センター「平成28年度 第三種電気主任技術者試験」理論科目 A問題11
電験3種 理論科目 【電子理論（半導体等）】 平成28年度 A問題11
半導体に関する記述として、誤っているものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。
（1）極めて高い純度に精製されたシリコン(Si)の真性半導体に、価電子の数が3個の原子、例えばホウ素(B)を加えるとp形半導体になる。
（2）真性半導体に外部から熱を与えると、その抵抗率は温度の上昇とともに増加する。
（3）n形半導体のキャリアは正孔より自由電子の方が多い。
（4）不純物半導体の導電率は金属よりも小さいが、真性半導体よりも大きい。
（5）真性半導体に外部から熱や光などのエネルギーを加えると電流が流れ、その向きは正孔の移動する向きと同じである。
出題のポイント：半導体は「温度が上がると抵抗が下がる」
誤っているものを1つ選ぶ形式です。5つの記述のうち4つは正しいので、「明らかにおかしい1つ」を見つけるのが仕事になります。
急所は(2)の温度特性です。「真性半導体に熱を与えると抵抗率が増加する」——これは金属の性質であって、半導体は逆です。
金属は逆で、温度が上がると抵抗が増えます。金属では自由電子の数は変わらず、格子振動が激しくなって電子が散乱される——だから流れにくくなります。
解説：5つの記述を1つずつ検証する
| 選択肢 | 内容 | 判定 | 根拠 |
| (1) | Siに3価のBを加えるとp形 | ○ | 3価→電子不足→正孔→p形 |
| (2) | 真性半導体は温度上昇で抵抗率が増加 | × | 減少する（★誤り） |
| (3) | n形のキャリヤは自由電子のほうが多い | ○ | n＝negative＝電子が多数キャリヤ |
| (4) | 導電率は金属>不純物半導体>真性半導体 | ○ | 不純物でキャリヤが増える |
| (5) | 電流の向きは正孔の移動する向きと同じ | ○ | 正孔は正電荷なので電流と同じ向き |
(2)以外はすべて教科書どおりです。(4)の大小関係も押さえておきましょう——「金属＞不純物半導体＞真性半導体＞絶縁体」という並びになります。
(5)は電流の定義です。電流の向きは正電荷が動く向き——正孔は正電荷として振る舞うので、電流と同じ向きに動きます。電子は逆向きです。
誤答の正体：金属と半導体を取り違える
(2)の記述は、金属についてなら正しいのです。「金属は温度が上がると抵抗が増える」——その知識を半導体に当てはめてしまうのが誤りの正体です。
| 金属（導体） | 半導体 | |
| 温度が上がると | 抵抗が増える | 抵抗が減る |
| 理由 | 格子振動が激しくなり電子が散乱される | 熱エネルギーでキャリヤが増える |
| 温度係数 | 正 | 負 |
| 応用 | 測温抵抗体（Pt100） | サーミスタ（NTC） |
この違いは実用にも直結します。白金の測温抵抗体（Pt100）は温度で抵抗が増える性質を利用、サーミスタは半導体で温度で抵抗が減る性質を利用——どちらも温度センサです。
⚠️ よくある間違い
「半導体は温めると電気を通しやすくなる」——これが半導体の語源にもつながります。常温では絶縁体寄り、加熱すると導体寄り——「半分導体」という名前どおりです。
☝️ ひっかけの作り方：不純物半導体では温度依存性がやや弱まります。不純物由来のキャリヤがもともと多いので、熱で増える分の割合が小さいからです。真性半導体のほうが温度に敏感です。
深掘り①：導電率の大小関係を押さえる
(4)の「金属＞不純物半導体＞真性半導体」という関係を、具体的な数値で確認しておきましょう。
| 材料 | 抵抗率〔Ω·m〕 | 分類 |
| 銅 | \(1.7\times10^{-8}\) | 導体 |
| 不純物半導体（Si） | \(10^{-5}\sim10^{2}\) | 半導体 |
| 真性半導体（Si） | 約\(2\times10^{3}\) | 半導体 |
| ガラス | \(10^{10}\sim10^{14}\) | 絶縁体 |
銅と真性シリコンでは、抵抗率が11桁も違います。不純物を加えることで、その広い範囲を自由に設定できる——これが半導体の最大の利点です。
「半導体は導体と絶縁体の中間」という説明をよく聞きますが、正確には「不純物で抵抗率を制御できる材料」です。中間の値をとるだけなら、単に抵抗の大きい金属でも同じですから。
深掘り②：正孔の動きと電流の向き
(5)の記述は、正孔の性質を正しく理解しているかを問うています。電子・正孔・電流の3つの向きを整理しましょう。
| 電荷 | 電界中で動く向き | 電流との関係 | |
| 電子 | \(-e\) | 電界と逆向き | 電流と逆向き |
| 正孔 | \(+e\) | 電界と同じ向き | 電流と同じ向き |
半導体では電子と正孔の両方が電流を運びます。向きは互いに逆ですが、電荷の符号も逆なので、どちらも同じ向きの電流に寄与します。
これが半導体の面白いところです。電子が右へ、正孔が左へ動いても、電流はどちらも同じ向き——電流は「電荷×速度」で決まるからです。
深掘り③：サーミスタという応用
半導体の温度特性を積極的に利用したのがサーミスタです。温度によって抵抗が大きく変わるので、高感度な温度センサになります。
| 種類 | 温度係数 | 特徴 | 用途 |
| NTCサーミスタ | 負（温度↑で抵抗↓） | 最も一般的 | 温度測定・突入電流抑制 |
| PTCサーミスタ | 正（ある温度で急増） | スイッチ的に働く | 過電流保護・自己制御ヒータ |
| CTRサーミスタ | ある温度で急減 | 特殊 | 温度警報 |
NTCが半導体の素直な性質です。白金測温抵抗体より感度が高いので、狭い温度範囲を精密に測るのに向いています。
PTCは特殊な材料で、ある温度を超えると抵抗が急増します。電流が流れすぎると発熱して抵抗が増え、電流を抑える——自己保護する部品として使われます。
深掘り④：正誤問題で狙われるポイント
半導体の正誤問題で「入れ替えられやすい語」を整理しておくと、誤りを見つけるのが速くなります。
| 狙われる箇所 | 正しい内容 | よくある誤り |
| 温度と抵抗 | 半導体は温度↑で抵抗↓ | 「増加する」と書く |
| 価数と形 | 3価→p形、5価→n形 | 逆にする |
| 多数・少数キャリヤ | n形の多数は電子 | 正孔と書く |
| 導電率の順 | 金属＞不純物＞真性 | 順序を変える |
| 電流と電子の向き | 逆向き | 同じと書く |
この5点を確認するだけで、半導体の正誤問題はほぼ攻略できます。どれも「逆にする」というシンプルな手口——逆になっていないかを疑いながら読んでください。
⏱️ 本番での進め方
❶ 半導体は温度↑で抵抗↓——金属とは逆。最頻の出題ポイント。
❷ 導電率は 金属＞不純物半導体＞真性半導体——順序を覚える。
❸ 電流の向き＝正孔の向き＝電子の逆——3つの関係。
❹ 正誤問題は「逆にする」手口——大小・向き・順序を疑う。
💡 覚え方
「半導体は温めると通しやすい」——熱で共有結合が切れてキャリヤが生まれるからです。金属はもともとキャリヤが十分あるので、熱は邪魔にしかならない——この違いが温度係数の符号を決めます。
出題履歴：半導体の正誤問題は毎年出る
「半導体に関する記述として誤っているものを選べ」という形式は、ほぼ毎年出題されています。温度特性・価数と形・キャリヤ・導電率——問われる論点は決まっているので、確実に押さえましょう。
この分野はほぼ毎年どこかで出題されます。手を動かして解ける状態にしておけば、本番で確実に得点できます。
あわせて解いておきたい記事：【理論】平成21年度A問題11（半導体の正誤問題）／【理論】令和3年度A問題11（拡散電流とドリフト電流）
まとめ
| (2)誤り | 温度↑で抵抗率は減少（増加ではない） |
| (1) | 3価(B)→p形（正） |
| (3)(4) | n形は自由電子多数・導電率は真性より大（正） |
| (5) | 電流の向き＝正孔の向き（正） |
| 答え | (2) |
▼あわせて解きたい関連問題
・半導体の性質・拡散電流（半導体11）：【理論】令和3年度 A問題11
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