電験三種 平成27年度(2015) 理論 問11 過去問解説

問11 《電子回路(レーザダイオードのしくみ)》
次の文章は,半導体レーザ(レーザダイオード)に関する記述である。 レーザダイオードは,図のような3層構造を成している。p形層とn形層に挟まれた層を(ア)層といい,この層は上部のp形層及び下部のn形層とは性質の異なる材料で作られている。前後の面は半導体結晶による自然な反射鏡になっている。 レーザダイオードに(イ)を流すと,(ア)層の自由電子が正孔と再結合して消滅するとき光を放出する。 この光が二つの反射鏡の間に閉じ込められることによって,(ウ)放出が起き,同じ波長の光が多量に生じ,外部にその一部が出力される。光の特別な波長だけが共振状態となって(ウ)放出が誘起されるので,強い同位相のコヒーレントな光が得られる。 上記の記述中の空白箇所(ア),(イ)及び(ウ)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。
問11の図
  1. (1) (ア)空乏,(イ)逆電流,(ウ)二次
  2. (2) (ア)活性,(イ)逆電流,(ウ)誘導
  3. (3) (ア)活性,(イ)順電流,(ウ)二次
  4. (4) (ア)活性,(イ)順電流,(ウ)誘導
  5. (5) (ア)空乏,(イ)順電流,(ウ)二次
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正解は(4)
解説
【考え方】レーザダイオードの光り方を、順番に追います。 ポイント:順方向に電流を流す → 活性層で電子と正孔が出会って光る → 反射鏡の間で光が誘導放出をくり返して強くなる ■1 (ア) 活性層 p形層と n形層にはさまれた、光を出す中心の層を、活性層といいます。→ (ア) 活性 空乏層は、電気を運ぶもの(電子や正孔)がいない層のことで、ここでは当てはまりません。 ■2 (イ) 順電流 ダイオードを光らせるには、電流が流れやすい向き(順方向)に電流を流します。→ (イ) 順電流 逆電流(流れにくい向き)では、電子と正孔が出会わないので光りません。 ■3 (ウ) 誘導放出 光が、別の電子と正孔の再結合をうながして、同じ光をもう1つ出させることを、誘導放出といいます。→ (ウ) 誘導 これをくり返して、そろった強い光(レーザ光)になります。「二次」ではありません。 答えは(4)ピヨ。
出典:平成27年度(2015) 第三種電気主任技術者試験(電気技術者試験センター)理論 問11