半導体の最も基本的な定義は、電気を通す部分がある電気部品ということになるでしょう。 電気は私たちの日常生活に欠かせないものであり、事実上あらゆるところに存在しています。 どの家庭にも電化製品、テレビ、衛星放送システム、そして電気を利用して動くさまざまな小物類があります。 これらのアイテムが電気を動作させるためには、電気を流すことができるワイヤーを介してそれらに到達する必要があります。 導体とは、この必要な電気を通す能力を持った物質のことです。 半導体も電気を通しますが、通常の導体よりも電気伝導率が低いです。 電気を通す量は、材料の種類や混ざり具合、大きさによって異なります。 半導体は、絶縁体と導体の中間の性質を持つ特殊な材料でできています。 これはちょうど、ガラスのような絶縁体と導体のようなアルミニウムの中間のような、非常にユニークな物理的特性を持つことを意味します。 ドーピング」と呼ばれるプロセスにより、純粋な半導体に不純物を加えることで、文字通り材料の導電性を変化させることができます。
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半導体を重要視する理由
半導体の仕事がいかに重要かを理解するためには、エレクトロニクスと電気の基本的な違いを理解することが重要です。 どちらも電気エネルギーに関係するもので、電気エネルギーを発生させたり、伝達したり、利用したりすることができます。 電気は、電気エネルギーを照明や暖房、モーターなどの実生活に利用することが基本である点が大きく異なる。 一方、エレクトロニクスは、電力制御や通信などのアプリケーションに主に関係しています。 電子デバイスの例としては、サーモスタット、ラジオ、電動モータの速度制御などがある。 半導体の重要な点は、絶縁体にも導電体にもなることです。 半導体は、導体としても、絶縁体としても使用することができます。 半導体の導電性は、さまざまな条件によって変化する。 複数の異なる種類の半導体を組み合わせると、特定の電気信号を制御できるようになり、さまざまなデバイスに特別な電気的特性を生み出すことができます。 半導体は、電子機器や集積回路を製造する際に頻繁に使用される。
半導体の種類
半導体の種類は大きく分けて2つある。 エクストリンシック(Extrinsic)」と「イントリンシック(Intrinsic)」である。 真性半導体は、非常に純粋な物質でできているため、導電性が非常に悪い。 真性半導体は、電子と正孔と呼ばれるマイナスキャリアとプラスキャリアがそれぞれ同じ数だけ存在する。 外来型半導体は、不純物を添加することによって導電性を向上させたもので、ドーピングプロセスと呼ばれる。 ドーピングにより、負電荷(n型)と正電荷(p型)の2種類の半導体を作ることができます。 半導体は、化合物と元素の2種類がある。 最も一般的で基本的な半導体は、シリコンとゲルマニウムである。 シリコンとゲルマニウムの半導体は、どちらも “ダイヤモンド格子 “と呼ばれる結晶構造を持っています。 これは、原子が中心にあり、その隣の原子がすべて四面体の角のあたりに位置していることを意味します。 半導体には、純元素のほか、合金や化合物などさまざまな種類がある。 化合物半導体は、移動度とエネルギーギャップの幅が非常に広いという利点がある。 つまり、非常に特殊な要件に合致した品質や特性を持つ材料ということになる。 このため、ワイドバンドギャップ半導体と呼ばれる半導体も存在します。
なぜ半導体の特性が重要なのか 半導体には、導体や絶縁体が持っていない数多くの特性があります。 これらの特性は、価電子帯から伝導帯へ、またはその逆へと飛び移ることのできる電子によって定義されます。 電子に影響を与え、伝導帯に飛び移るための余分なエネルギーを与えるものの1つが温度である。 このとき、電子がいた価電子帯には、もちろん穴があいている。 光もまた、「電子-正孔」対を作るためのエネルギーを与える要素になり得る。 このプロセスを「吸収」と呼ぶ。 光子の吸収により、半導体の電流が増加することを光伝導という。 光子はさまざまなエネルギーを持っています。 光子は光に付随する粒子であり、波としても粒子としても振る舞うことができる

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