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【正解】

(3)

【解説】
  半導体素子を構成する重要な構造として、P型半導体とN型半導体を接続したPN接合と金属と半導体で絶縁体を挟んだMOS構造がある。これを組み合わせたトランジスタがMOSトランジスタ(MOSFET)である。MOSFETでは、ソースおよびドレイン端子に金属の電極を接合するが、その際に接触抵抗を下げる目的で不純物を打ち込む。MOSFETはこの部分の不純物がN型かP型かでNチャネルMOSFETとPチャネルMOSFETに分類される。下図はNチャネルMOSFETの構造を示したものである。今日の半導体集積回路の主流であるCMOS集積回路では、この2種類のMOSFETを相補的に用いている。

 MOSFETの動作についてNチャネルMOSFETを例にとって示す。NチャネルMOSFETでは、ソースとドレインの間はNPN接合の構造になっている。このため、ゲート・ソース間にしきい値以上の電圧を印加するとゲート直下のP型半導体の表面にチャネルと呼ばれる反転層が生成される。このチャネルには電子が満たされているため、ソースとドレインがチャネルにより接続されてトランジスタがオンの状態になる。この時、ソース・ドレイン間に電圧が印加されているとキャリア(この場合は電子)がソースからドレインに流れてドレイン電流が発生する。このようにしてMOSFETは動作する。

 以上の点を踏まえて、各選択肢の正誤について以下に示す。

(1) 誤り
 ドレインは、先の図に示したとおりMOSFETの端子の1つで、ソースからのキャリアの流出先であるためドレイン(排水路)と呼ばれる。従って、ドレインはゲート直下の半導体の表面に生成される反転層のことではない。

(2) 誤り
 キャリアは、MOSFET内の電気伝導に寄与する電子、正孔(ホール)のことで、先の図に示したNチャネルMOSFETでは電子が、PチャネルMOSFETでは正孔がその役割を担う。従って、キャリアはゲート直下の半導体の表面に生成される反転層のことではない。

(3) 正しい
チャネルは、先の図に示したとおり、ゲート・ソース間にしきい値以上の電圧を印加した際に、ゲート直下のP型半導体の表面に生成される反転層のことである。

(4) 誤り
 バイポーラは、双極性のものという意味であり、バイポーラトランジスタはMOSFETと異なり、電子と正孔の両方をキャリアとして持っている。従って、バイポーラはゲート直下の半導体の表面に生成される反転層のことではない。

(解説:群馬大学 畠山一実)

お知らせ:ATS2016開催案内

 前回のお知らせでは11月13~18日に米国テキサス州フォートワースで開催される国際テスト会議(2016 International Test Conference(ITC2016))について案内したが、今回は国内で開催される国際会議(25th Asian Test Symposium(ATS’16))の案内である。

 ATSはアジア各国持ち回りのテストに関する国際会議で、今回で25回目である。今回は、第25回を記念して、第1回(1992年)と同じ広島市で11月21~24日に開催される。一般講演に加えて第25回を記念した特別パネルなどもあり、様々な趣向が凝らされている。ちなみに国内での開催は今回が8回目で、筆者は前回の国内開催(2012年、新潟市)では実行委員長を務めさせていただいた。今回もプログラム委員として協力させていただいており会議にも参加させていただく。海外まではちょっと難しいという方も、国内での開催という絶好の機会でもあるので、この機会に参加してみてはいかがだろうか。