半導体とは何ですか？

黄嘉恵/Flickr/CC BY-SA 2.0

半導体は、電流に反応する方法で特定の固有の特性を持つ材料です。流れに対する抵抗がはるかに少ない材料です。 電流 別の方向よりも一方向に。半導体の電気伝導率は、良導体 (銅など) と絶縁体 (ゴムなど) の中間です。したがって、名前の半導体。半導体はまた、温度の変化、電界の印加、または不純物の添加によって電気伝導率を変更できる (ドーピングと呼ばれる) 材料でもあります。

半導体は発明ではなく、誰も半導体を発明したわけではありませんが、半導体デバイスである発明はたくさんあります。半導体材料の発見により、エレクトロニクスの分野で途方もない重要な進歩が可能になりました。コンピュータやコンピュータ部品の小型化には半導体が必要でした。ダイオード、トランジスタなどの電子部品の製造には半導体が必要でした。 太陽電池 .

半導体材料には、元素シリコンとゲルマニウム、化合物ガリウム砒素、硫化鉛、またはリン化インジウムが含まれます。他にもたくさんの半導体があります。特定のプラスチックでさえ半導体になることができるため、柔軟性があり、任意の形状に成形できるプラスチック発光ダイオード (LED) が可能になります。

電子ドーピングとは？

ケン・メレンドルフ博士によると ニュートンの「科学者に聞く」 :

「ドーピング」とは、シリコンやゲルマニウムなどの半導体をダイオードやトランジスタで使用できるようにする手順です。ドープされていない形の半導体は、実際にはあまり絶縁されていない電気絶縁体です。それらは、すべての電子が明確な場所を持つ結晶パターンを形成します。ほとんどの半導体材料には 4 つの 価電子 、外殻に4つの電子。ヒ素などの 5 つの価電子を持つ原子の 1 ～ 2% を、シリコンなどの 4 つの価電子半導体に入れると、興味深いことが起こります。結晶構造全体に影響を与えるほどのヒ素原子はありません。 5 個の電子のうち 4 個は、シリコンと同じパターンで使用されます。 5 番目の原子は構造にうまく適合しません。それはまだヒ素原子の近くにぶら下がっていることを好みますが、しっかりと保持されていません.それをたたいて緩めて、材料を通して途中で送るのは非常に簡単です.ドープされた半導体は、ドープされていない半導体よりも導体に似ています。アルミニウムなどの 3 電子原子を半導体にドープすることもできます。アルミニウムは結晶構造に適合しますが、現在、構造には電子がありません。これを穴といいます。隣接する電子を正孔に移動させることは、正孔を移動させることに似ています。電子をドープした半導体 (n 型) と正孔をドープした半導体 (p 型) を組み合わせてダイオードを作成します。他の組み合わせでは、トランジスタなどのデバイスが作成されます。

半導体の歴史

半導体という用語は、 アレッサンドロ・ヴォルタ 1782年。

マイケル・ファラデー ファラデーは、硫化銀の電気抵抗が温度とともに減少することを観察しました。 1874 年、カール ブラウンは最初の半導体ダイオード効果を発見し、記録しました。ブラウンは、電流が金属点と方鉛鉱結晶の間の接触で一方向にのみ自由に流れることを観察しました。

1901 年、「猫のひげ」と呼ばれる最初の半導体デバイスが特許を取得しました。この装置はジャガディス・チャンドラ・ボースによって発明されました。猫のひげは、電波を検出するために使用される点接触半導体整流器でした。

トランジスタは、半導体材料で構成されるデバイスです。ジョン・バーディーン、ウォルター・ブラッテン、ウィリアム・ショックレーは全員、 トランジスタ 1947 年にベル研究所で。

ソース

• アルゴンヌ国立研究所。 「ニュートン - 科学者に聞いてください。」インターネット アーカイブ、2015 年 2 月 27 日。