【線路主任技術者】過去問準拠 予想演習 問008 解説｜思考ルート
光受信器に用いられるアバランシェフォトダイオード（APD）の構造、動作原理、および他の受光素子との機能的差異に関する記述の組み合わせとして、最も適切なものはどれか。
※本問は、過去の出題傾向・頻出論点をAI分析して作成した「過去問準拠の予想演習問題」です。
予想演習 No.008
光受信器に用いられるアバランシェフォトダイオード（APD）の構造、動作原理、および他の受光素子との機能的差異に関する記述の組み合わせとして、最も適切なものはどれか。
選択肢
APDは、入射光によって生じたキャリアに強電界による衝突電離を起こさせ、電子なだれ増倍作用により信号を内部増幅する構造を持ち、PIN-PDと比較して微弱光の高感度受信に優れている。
PIN-PDは、内部に高電界領域を設けてアバランシェ増倍を行うことにより微弱光の検出を可能にする素子であり、高価ではあるが超長距離伝送の標準的な受光素子として広く採用されている。
APDおよびPIN-PDのいずれの受光素子も、外部からの電圧印加なしで光エネルギーを直接熱電子に変換して増幅する仕組みを共通して有しており、温度変化に対して完全に独立した特性を示す。
APDは構造が非常にシンプルで直線性に優れ、増倍作用を持たないため高電圧の印加回路や温度補償回路を一切必要とせず、中短距離の大容量通信で主に使用される素子である。
正解と解説（思考ルート）
【正解】 選択肢 1
■【設問の意図と背景】
APDおよびPIN-PDの内部構造、動作原理、および役割分担や特性の違いを多角的に把握しているかを問う。
■【正解の根拠とメカニズム】
APDは逆バイアス電圧の印加による強電界で衝突電離を生じさせ、電子なだれ増倍作用によってキャリアを雪崩式に増幅することで高感度化を実現している。一方、PIN-PDは増倍作用を持たないが直線性に優れ、構造がシンプルである。
■【各選択肢の徹底検証】
・選択肢1：APDの衝突電離や電子なだれ増倍作用、PIN-PDとの感度の違いを正確に述べており最も適切。
・選択肢2：PIN-PDがアバランシェ増倍を行うという記述が誤り（増倍するのはAPD）。
・選択肢3：熱電子変換を行うという記述や温度に完全独立という記述は物理的に誤り。
・選択肢4：構造がシンプルで増倍作用を持たず高電圧を必要としないのはPIN-PDの特徴であり、APDの説明として誤り。
■【本番での即断ポイント】
「衝突電離」「電子なだれ増倍」のキーワードが使われているのがAPDであり、増倍作用を持たずシンプルで直線性に優れるのがPIN-PDであるという基本整理で正解を導く。
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