【半導体の基礎】真性半導体、p型半導体、n形半導体について

2020/05/28 11:31



電験三種の試験には電子回路も含まれており、その基礎となるのは半導体です。


半導体とはある程度電気を流す導体と絶縁体の中間のような作用をする物質で、真性半導体不純物半導体p型半導体n型半導体)があります。
今回は半導体の基礎となる真性半導体、そしてp型半導体とn型半導体を説明します。


まず真性半導体です。
真性半導体は、その名の通り純度のかなり高いシリコンで作られています。
シリコンは価電子数が4つで、正孔と自由電子の数が同じため、電気的に中性になるので電気を流しづらくなるのです。




正孔
自由電子について少し説明を加えましょう。
自由電子は電圧がかかった時に移動し電流を流す物質で、電流とは逆方向に移動します。
正孔は自由電子が足りていない部分のことで、物質の価電子数が関係しています。8−価電子数が正孔の数です。


続いて不純物半導体のp型半導体n型半導体を説明します。


不純物半導体とは、シリコンに不純物つまり別の物質を混ぜることによって抵抗を下げて電流を流れやすくしている半導体です。
混ぜる物質の価電子数によって、正孔と自由電子の数のバランスが崩れどちらかが多くなり電流が流れやすくなります。
不純物半導体に電気が流れた状態は下記の図のようにイメージすると良いでしょう。


不純物半導体.png 20.5 KB



p型半導体
はホウ素のように3価の物質(アクセプタという)を混ぜた半導体で、8-3=5と正孔が5つになり自由電子より多くなります。正孔の数が多い半導体をp型半導体といいます。


n型半導体
はヒ素のような5価の物質(ドナーという)を混ぜた半導体です。p型のように計算するとn型は自由電子の数が正孔より多くなります。自由電子の数が多い半導体をn型半導体といいます。


他の半導体の多くはp型・n型の不純物半導体を組み合わせて作られています。
それぞれの原理を理解すると別項で扱うダイオードやトランジスタについてもよくわかるので、必ず覚えておくようにしましょう。


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