【半導体工学】キャリア・真性半導体・n型半導体・p型半導体とは

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工学

キャリアは電子やホールのことで,半導体ではこのキャリアが移動することで電流が流れます.真性半導体は不純物を添加していない半導体で,n型半導体とp型半導体はキャリアを増やすために不純物を添加された半導体です.本記事ではそれぞれについて説明します.

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キャリア・真性半導体・n型半導体・p型半導体とは

キャリアとは

半導体でいうキャリアとは電子ホールのことで,半導体では電子かホールが流れることで電流が流れます.原子は原子核 (陽子と中性子)と電子で構成されています.通常は原子の陽子と電子の数は同じですが,何かの原因で電子が一つ足りなくなった場合などにホール (正孔)というものができます.ホールは電子と違い実際にあるものではないですが原子のホールに隣の原子から電子が移り,それが繰り返し起こることで電流が流れることができます.

真性半導体

図1 真性半導体

真性半導体 (intrinsic semiconductor)とは図1のように添加物を混じえていない純粋な半導体のことでi型半導体ともいわれています.

n型半導体

図2 n型半導体

n型半導体は図2のように4荷であるシリコン (Si)原子に,5荷の原子であるリン (P)などを添加した半導体で,またリンなどの電子を添加する原子をドナーといいます.真性半導体の場合は4つの電子が共有されていますが,そこに5荷の原子であるリンを加えると,図2のように4つの電子は共有されて1つ余った電子は自由に動けるようになり電流が流れるようになります.

p型半導体

図3 p型半導体

p型半導体は図3のように4荷であるシリコン (Si)原子に,3荷の原子であるホウ素 (B)などを添加した半導体で,またホウ素などのホールを添加する原子をアクセプタといいます.真性半導体の場合は4つの電子が共有されていますが,そこに3荷の原子であるホウ素を加えると3つの電子は共有されて1つ電子が足りなくなりホール (正孔)が生まれます.図3のようにホールに他の電子が移動することでホールが移動して電流が流れるようになります.

まとめ

本記事ではキャリア・真性半導体・n型半導体・p型半導体について説明しました.改めてキャリアは電子やホールのことで,半導体ではこのキャリアが移動することで電流が流れます.真性半導体は不純物を添加していない半導体で,n型半導体とp型半導体はキャリアを増やすために不純物を添加された半導体です.

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