半導体の利点

半導体は、導電率が良好な導体と絶縁体の間にある物質です。不純物のない半導体は、真性半導体と呼ばれます。ゲルマニウムとシリコンは、最も一般的に使用されている真性半導体です。 Ge（原子番号32）とシリコン（原子番号14）はどちらも周期表の4番目のグループに属し、4価です。

半導体の特徴は何ですか？

絶対零度に近い温度では、純粋なGeとSiは完全な絶縁体のように動作します。しかし、それらの導電率は温度の上昇とともに増加します。 Geの場合、共有結合における電子の結合エネルギーは0.7eVです。このエネルギーが熱の形で供給されると、結合の一部が切断され、電子が解放されます。

常温では、一部の電子はGeまたはSi結晶の原子から解放され、結晶内をさまよう。以前に占有されていた場所に電子がないということは、その場所に正の電荷があることを意味します。「穴」は、電子が解放された場所に作成されると言われています。（空の）正孔は正電荷に相当し、電子を受け入れる傾向があります。

電子が正孔にジャンプすると、以前は電子があった場所に新しい正孔が生成されます。一方向の電子の動きは、反対方向の正孔の動きと同等です。したがって、真性半導体では、正孔と電子が同時に生成され、両方が電荷キャリアとして機能します。

半導体の種類とその用途

外因性半導体には、n型とp型の2種類があります。

n型半導体： ヒ素（As）、アンチモン（Sb）、リン（P）などの元素は5価ですが、GeとSiは4価です。不純物として少量のアンチモンがGeまたはSi結晶に添加されると、その5つの原子価電子のうち4つが隣接するGe原子と共有結合を形成します。しかし、アンチモンの5番目の電子は、結晶内をほぼ自由に移動できるようになります。

ドープされたGe結晶に電位電圧が印加されると、ドープされたGeの自由電子が正の端子に向かって移動し、導電率が増加します。負に帯電した自由電子はドープされたGe結晶の導電率を高めるため、n型半導体と呼ばれます。

p型半導体： インジウム、アルミニウム、ホウ素などの3価の不純物（3つの価電子を持つ）が四価のGeまたはSiに占める割合が非常に小さい場合、3つのGe原子で3つの共有結合が形成されます。しかし、Geの4番目の価電子は、ペアリングする電子が残っていないため、インジウムと共有結合を形成できません。

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電子の欠如または欠如は、ホールと呼ばれます。各穴は、その時点で正電荷の領域と見なされます。インジウムをドープしたGeの導電率は正孔によるものであるため、p型半導体と呼ばれます。

したがって、n型とp型は2種類の半導体であり、その用途は次のように説明されます。p型半導体とn型半導体を結合し、共通のインターフェースをp-n接合と呼びます。ダイオード。

p-n接合ダイオードは、電子回路の整流器として使用されます。トランジスタは3端子半導体デバイスで、n型材料の薄片を挟んで作られています。 2つの大きなp型材料、または2つの大きなn型の間にあるp型半導体の薄いスライス半導体。したがって、トランジスタにはp-n-pとn-p-nの2種類があります。トランジスタは、電子回路の増幅器として使用されます。