專技高考-醫事放射師放射線器材學(包括磁振學與超音波學)112 年第 71 題單選題
關於半導體偵檢器(semiconductor detector)的特性,下列敘述何者錯誤?
A採用順向偏壓可以增大空乏區(depletion region)正確答案
B硼可作為 p 型半導體的受體(acceptor)
C磷可作為 n 型半導體的施體(donor)
D空乏區的游離電子往 n 型半導體移動
A正確答案
半導體偵檢器要用「逆向偏壓」才能增大空乏區,順向偏壓反而會縮小空乏區,故A錯誤。
為什麼答案是 A
錯誤敘述。順向偏壓會讓多數載子湧入接面,反而「縮小」空乏區;要增大空乏區、提高偵檢效率必須施加「逆向偏壓」(reverse bias)。這是半導體偵檢器運作的基本原理,A把方向講反了。
載入中…
完整詳解
Pro · 無限重點 半導體偵檢器要用「逆向偏壓」才能增大空乏區,順向偏壓反而會縮小空乏區,故A錯誤。
看到「順向偏壓增大空乏區」直接選錯!半導體偵檢器一律靠逆向偏壓擴大空乏區收集訊號。
逐選項分析
A✓ 正確
錯誤敘述。順向偏壓會讓多數載子湧入接面,反而「縮小」空乏區;要增大空乏區、提高偵檢效率必須施加「逆向偏壓」(reverse bias)。這是半導體偵檢器運作的基本原理,A把方向講反了。
B✕
正確。硼(B)為三價元素,摻入矽(四價)後會缺少電子形成電洞,成為受體(acceptor),構成p型半導體。屬基礎半導體摻雜常識。
C✕
正確。磷(P)為五價元素,摻入矽後多出一個自由電子,成為施體(donor),構成n型半導體。與硼形成p型相對應。
D✕
正確。空乏區內因輻射產生的電子—電洞對,在電場作用下游離電子往n型(正極端)移動,電洞往p型移動,藉此收集電荷形成訊號。方向描述無誤。
半導體偵檢器重點對照
| 項目 | p型 | n型 | 備註 |
|---|
| 摻雜元素 | 硼(三價) | 磷/砷(五價) | 矽為四價基材 |
| 多數載子 | 電洞 | 電子 | — |
| 角色 | 受體acceptor | 施體donor | — |
| 偏壓使用 | 逆向偏壓擴大空乏區 | 逆向偏壓擴大空乏區 | 順向會縮小 |
本題把「逆向偏壓增大空乏區」偷換成「順向偏壓」。半導體偵檢器運作的核心就是施加逆向偏壓來擴大空乏區、降低漏電流,順向偏壓只會讓空乏區縮小、電流大增,完全違反偵檢器設計原理。考生只要記住「偵檢器=逆向偏壓」即可破題。