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半導体の種類と性質

半導体の種類と性質

条件によって導体にもなる半導体。

その半導体の種類と性質、電流についてみていきましょう。

 

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半導体の種類

半導体は絶縁体と導体の中間的な性質を持っています。

半導体には、1つの元素でできた「元素半導体」と2つ以上の元素でできた「化合物半導体」があります。

元素半導体はゲルマニウムやシリコンなどです。

化合物半導体はカリウムとヒ素の化合物などがあります。

純度が高いシリコンは、常温では電気を通さない絶縁体になりますが、温度を上げることで導体になります。

また、シリコンにりんなどの特定の不純物を少量加えると導体になります。

不純物を加えていない半導体を「真性半導体」といいます。

不純物を加えた半導体を「不純物半導体」といいます。

元素半導体の価電子は4個です。

これに価電子が5個ある元素を加えた不純物半導体を「N型半導体」といいます。

価電子が3個の元素を加えた不純物半導体を「P型半導体」といいます。

N型半導体を作るために加える不純物を「ドナー」

P型半導体を作るために加える不純物を「アクセプタ」といいます。

 

真性半導体

シリコンは価電子を4個持ち、最大8個の電子を取り込みます。

隣り合う原子は2個ずつ電子を共有して結合します。

このときは自由電子がないため絶縁体状態です。

温度が上がると、シリコンの価電子は、原子が振動して飛び出して自由電子になります。

そのためシリコンは導体になります。

 

N型半導体にリンを加えた場合

リンは価電子を5個持っているので、そのうち4個はシリコンの価電子と共有して結合します。

1つだけ自由電子になります。

 

P型半導体にホウ素を加えた場合

ホウ素は価電子を3個持っているので、シリコンの価電子と共有して結合すると、電子が足りない所ができます。

ここを「正孔」といいます。

 

 

電流の運び手

N型半導体には自由電子があります。

導体と同じように、電圧をかけると自由電子がプラス極へ移動します。

自由電子のような電荷の運び手となるものを「キャリア」といいます。

マイナスの電荷を持つ自由電子がキャリアになるためN型半導体といいます。

P型半導体には、電子が足りないところである正孔があります。

マイナスの電荷の電子が足りないところなので、正孔はプラスの電荷を持つといいます。

P型半導体では、自由電子が隣り合う正孔を移動していますが、これは正孔が移動していると見えるため、正孔をP型半導体のキャリアとして見ます。

プラスの電荷を持つ正孔がキャリアになるため、P型半導体といいます。

 

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半導体とは

半導体とは、電気伝導性の良い金属などの導体と電気抵抗率の大きい絶縁体の中間的な抵抗率をもつ物質をいいます。

代表的なものとしては元素半導体のケイ素などがあります。

電子工学で使用されるICのような半導体素子はこの半導体の性質を利用しているのです。

 

まとめ

 

大きさと周波数が違う交流、位相が違う交流についてみてきました。

人類が抱えているエネルギー問題、

現在の暮らしを見つめなおして、

未来の暮らしを考えてみましょう。

それでは、最後まで読んでくださって

どうもありがとうございました!^^

よろしければシェアやコメント等

してくださると幸いです◎




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