キャリアは動ける状態の電子やホールのことです．半導体では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，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した半導体です．本記事ではそれぞれについて説明します．
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
半導体のキャリアとは，動ける状態の電子 (伝導電子)とホールのことです．半導体ではキャリアが移動することで電流が流れます．まず，原子は原子核 (陽子と中性子)と電子で構成されています．通常は陽子と電子の数は同じですが，図１のように電子が原子から抜けることがあります．この抜けた箇所をホール (正孔)といいます．
ホールは電子と違い，粒子ではなく，電子が抜けた仮想的な正の粒子です．ホールも電子と同様に移動します．ホールの近くにある原子の電子が，そのホールに移動します．そうすることで新たなホールができます．それが繰り返し起こることで，ホールも移動します．
真性半導体
真性半導体 (intrinsic semiconductor)とは図２のように不純物 (添加物)を混じえていない純粋な半導体のことです．真性半導体はi型半導体ともいわれています．不純物を混ぜてないといっても，望まない不純物は入ってしまうものです．しかし，集積回路などで使われる半導体はより純粋なものが望まれるため，イレブンナインと呼ばれる99.999999999%以上の高い純度のものが使われます．
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，リン (P)などの5荷の原子を添加した半導体です．シリコンは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３のようにリンの電子が一つ余ります．この余った電子は自由に移動することができ，電流の流れに寄与します．リンなどの電子を添加する原子をドナーといいます．
真性半導体では自由に動ける電子とホールの比率は同じですが，n型半導体では電子が支配的になり，電流も電子によるものが支配的になります．
p型半導体
p型半導体は図４のように4荷であるシリコン (Si)原子に，ホウ素 (B)などの3荷の原子を添加した半導体です．シリコンは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．このホールが移動することで，電流が流れます．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．
n型半導体と同様に，p型半導体ではホールによる電流の流れが支配的になります．
多数キャリア・少数キャリア
半導体で数の多いキャリアを多数キャリア，少ないキャリアを少数キャリアといいます．これらは添加する不純物によって決まります．電流の流れは主に，多数キャリアの移動が寄与しています (少数キャリは数が少ないため，移動しても小さい電流にしかならない)．
n型半導体の多数キャリアは電子，少数キャリアはホールです．反対に，p型半導体の多数キャリアはホール，少数キャリアは電子です．
まとめ
- キャリア：動ける状態の電子 (伝導電子)とホールのこと．キャリアが移動することで電流が流れる
- 真性半導体：添加物を加えてない，純粋な半導体
- n型半導体：4荷であるシリコン (Si)原子に，リン (P)などの5荷の原子を添加した半導体
- p型半導体：4荷であるシリコン (Si)原子に，ホウ素 (B)などの3荷の原子を添加した半導体
