半導体とは

電気を流すものを「導体」、電気を流さないものを「絶縁体」、その中間にあるのが「半導体」です。 

半導体は一定の電気的性質を備えています。 

電気の流れやすさはその物質がもつ「電気抵抗率」によって変わります。 

電気に反抗する力ですね。 

電気抵抗率が高いと電流が流れにくく、低ければ流れやすくなります。 

代表的なものにシリコンがあります。シリコンは値段が安く割れにくいため、半導体の材料の大部分を占めています。 

半導体は制御がしやすい 

半導体は温度の変化や光、不純物を入れるなどの方法により、電気抵抗率をコントロールすることができます。 

この特徴を利用することで、電気信号の増幅やスイッチの役割をするダイオードや電流を一方向からしか流れないようにするダイオードをつくることができます。 

半導体には、電荷を運ぶための正孔(ホール)が移動するP型半導体と自由電子が移動するN型半導体があります。 

この組み合わせによって、トランジスタやダイオードなどが作られています。 

バンドキャップ! 

電気の抵抗率は物質のバンドキャップによって決まります。バンドキャップとは「禁制帯の幅」のことを指します。 

物質の原子が結晶を構成するとエネルギーの幅をもった帯ができます。できるんです。 

この帯には、電子で満たされた「価電子帯」、電子が自由に動ける「伝導帯」、電子が存在できない「禁制帯」に分けられます。 

ここで、価電子帯と伝導帯の間にある禁制帯の幅が大きいと、電子が移動できません。 

電子が移動できない≒電気が流れないだと考えてください。 

半導体はこの禁制帯の幅「バンドキャップ」が小さいため、温度や光の変化、不純物の添加によって電子の流れを制御することができるのです。 

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