電子・磁性・光学材料

ドナー濃度1.0×10¹⁶ cm⁻³のn型シリコン(室温、ドナーはすべてイオン化)の抵抗率はどれに最も近いか。電子の移動度を1350 cm²/(V·s)、電気素量を1.60×10⁻¹⁹ Cとし、正孔の寄与は無視する。

  1. A約0.46 Ω·cm
  2. B約2.2 Ω·cm
  3. C約4.6×10³ Ω·cm
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正解:A. 約0.46 Ω·cm

導電率は σ = neμ = 1.0×10¹⁶ × 1.60×10⁻¹⁹ × 1350 ≈ 2.16 S/cm で、抵抗率はその逆数 ρ = 1/σ ≈ 0.46 Ω·cm です。約2.2 Ω·cm は導電率の数値をそのまま抵抗率と取り違えた誤りです。約4.6×10³ Ω·cm は、移動度を m²/(V·s) に直した0.135を cm⁻³ の濃度とそのまま組み合わせた、単位の混在による誤りです。金属はキャリア濃度が約10²² cm⁻³ と大きく抵抗率がほぼ材料で決まりますが、半導体ではドーピングでnを何桁も変えられるので、抵抗率を広い範囲で制御できます。

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