半導体とは

半導体とは

世の中には、金属のように電気を通しやすい「導体」と、ゴムのようにほとんど電気を通さない「絶縁体」があります。その2つの中間的な性質を持つ物質を「半導体」と言います。「半導体」は、ある条件の時に電気を通すという性質を持っています。電気の流れやすさは、その物質の電気抵抗率によって変わります。電気抵抗率が高ければ電流は流れにくく、電気抵抗率が低ければ流れやすくなります。代表的な半導体としてシリコン(ケイ素)があります。シリコンは安価で割れにくいため、現在使用されている半導体の材料の大部分を占めています。

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半導体は、温度の変化や光の照射、不純物の添加などにより、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、電流を一方向にのみ流すダイオードや、電気信号を増幅したり、電気信号を高速にON/OFFするスイッチの役割を持つトランジスタといった半導体素子(電子部品)をつくることができます。半導体は、本来はシリコンなどの物質を意味しますが、現在では半導体を用いた電子部品やそれらを集積したICやLSIなどを指すのが一般的です。

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電気抵抗率は、物質のバンドギャップ(エネルギーギャップ)によって決まります。物質の原子が結晶を構成するとエネルギーの幅を持った帯ができます。この帯は、電子で満たされている「価電子帯」、電子が自由に動ける「伝導帯」と電子が存在できない「禁制帯」に分けることができます。バンドギャップとは禁制帯の幅のことです。半導体はバンドギャップが小さく、温度の変化や光の照射、不純物を混ぜることで電子の流れを制御することができます。

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