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半導体のエネルギー準位的理解 連載47

2009.03.23 Monday
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     エネルギー準位から見ると、導体の自由電子も、価電子が流動しているだけで、深いところにある電子は、安定的に拘束されてます。原子の化学的性質を決定する価電子で、原子の一番外側に電子が入るバンドを価電子帯といいます。半導体は、価電子が、熱エネルギーによって禁制帯を超えて別のバンドに移った場合、のこされたホールが正電子のように動き回るので、電気伝導に寄与します。ゲルマニウムやケイ素などがこの電気伝導の機構をとるので、真性半導体とよばれています。
     一方、これに原子価が5のアンチモンや砒素を混ぜる(ドーピングといいます)と、価電子が1つあまるので、電子が動き回ることになります。これをN型半導体といいます。また、原子価3のホウ素やアルミニウムを混ぜると、電子が1つ不足して、ホールができますが、これが正電子のように動くことになります。これをP型半導体といっています。
     これらの応用としては、電流の整流や、トランジスタの増幅作用につかわれています。
     さらに、シリコンウエハーに、成型して回路を作ると、インテグレイティド・サーキットICになり、さらに写真技術などを応用して密度の高い回路にするとLSIなどにして、回路の小型化をはかることができます。

    久々の物理学|-|-|-|-|by ネコスキイ

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