【線路主任技術者】過去問準拠 予想演習 問094 解説｜思考ルート
光受信器の受光素子として用いられるアバランシェフォトダイオード（APD）の受光動作とアバランシェ増倍に至る一連のプロセスに関する記述のうち、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.094
光受信器の受光素子として用いられるアバランシェフォトダイオード（APD）の受光動作とアバランシェ増倍に至る一連のプロセスに関する記述のうち、最も適切なものはどれか。
選択肢
APDは、逆バイアス電圧を低く保つことで内部の電界を緩和し、光キャリアの増倍作用を抑えて直線性を極限まで高めた低感度受光デバイスである。
APDに入射光が当たって生成されたキャリアが、高められた逆バイアス電圧による強電界によって加速され、結晶格子と衝突して新たな電子・正孔対を次々と生成する電子なだれ増倍作用が生じる。
APDは、熱電子放射を利用して光エネルギーを熱に変換した後に電気信号へと増幅する仕組みであり、極めて高速な波長多重伝送用として使用される。
APDの増倍作用は、順方向バイアスを深く印加することで発生し、通常のPIN-PDと比較して回路全体の駆動電力を大幅に削減できるという特徴がある。
正解と解説（思考ルート）
【正解】 選択肢 2
■【設問の意図と背景】
APDにおける光キャリアの発生から強電界による衝突電離、そして電子なだれ増倍に至る物理的プロセスの順序と条件を正確に把握しているかを問う。
■【正解の根拠とメカニズム】
APDは逆バイアスを高電圧に設定して強電界をかけ、入射光によるキャリアを衝突電離させて雪崩式に増倍（アバランシェ増倍）させることで高感度を実現する素子である。
■【各選択肢の徹底検証】
・選択肢1：逆バイアスを低く保つと増倍作用は得られず、高感度化の目的と矛盾するため誤り。
・選択肢2：入射キャリアが強電界で加速され衝突電離を起こして電子なだれ増倍を生じるプロセスを正しく記述しており正しい。
・選択肢3：熱電子放射ではなく光電効果および衝突電離によるものであり誤り。
・選択肢4：順方向ではなく逆方向バイアスを高く印加して使用するため誤り。
■【本番での即断ポイント】
「逆バイアス電圧」「強電界」「衝突電離」「電子なだれ増倍」のキーワードが正しく結びついているかを確認する。
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