半導体とは、導体と絶縁体の中間の導電率を持つ材料です。シリコンが最も一般的ですが、ゲルマニウムやガリウムヒ素も使用されます。半導体は現代エレクトロニクスの基盤です。トランジスタ、ダイオード、集積回路はすべて半導体で作られています。半導体がなければ、コンピュータもスマートフォンもインターネットも存在し得ません。半導体の重要な特性は、その導電率を制御できることです。ドーピングと呼ばれる不純物添加プロセスによって、エンジニアは半導体の導電率を増減させることができます。この制御こそが、半導体デバイスを実現可能にしているのです。

半導体にはバンドギャップと呼ばれる、電子が存在できないエネルギー領域があります。導体ではバンドギャップはゼロです。絶縁体ではバンドギャップは大きくなります。半導体では、熱、光、または電界によって電子がバンドギャップを越えて励起されるほど十分に小さくなります。電子がバンドギャップを越えると、正電荷のように振る舞う正孔が残ります。半導体では、電子と正孔の両方が電流を運びます。リンを添加すると余分な電子が加わり、n型半導体が作られます。ホウ素を添加すると正孔が加わり、p型半導体が作られます。n型半導体とp型半導体を接合するとpn接合が形成され、これがダイオード、トランジスタ、太陽電池の基礎となります。

半導体に関する事実

• 定義。 導体と絶縁体間の導電率。
• 例. シリコン、ゲルマニウム、ガリウムヒ素。
• ドーピング。 導電率を制御するために不純物を添加する。
• n型。余分な電子。
• p型。 追加の穴。

半導体は導体とは異なります。導体は容易に電気を伝導しますが、半導体は特定の条件下でのみ電気を伝導します。