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半導体


半導体とは?

半導体(はんどうたい)は、電気を「通しやすくもあり、通しにくくもある」という特別な性質を持つ材料です。電気を通す「金属」と、電気を通さない「絶縁体(ぜつえんたい)」の2つの特性を持つ物質。この性質により、金属のように電気を流しやすくもでき、絶縁体のように電気を流れにくくもできます。半導体の特性は、温度や不純物の添加によって調整できるため、コンピューターやスマートフォン、テレビといった日常の電子機器に欠かせない存在です。このため、半導体は電子機器の心臓部とも言われ、私たちの生活に深く関わっています。

半導体の特徴:電気伝導性の調整

半導体のすごいところは、温度や光(ひかり)によって電気の通りやすさが変わることです。例えば、半導体の温度が上がると、電気が流れやすくなり、温度が低くなると流れにくくなります。光が当たると電気が流れやすくなることもあり、光センサーなどの電子部品に使われることもあります。

また、半導体に「ドーピング」という技術を使うことで、電気の流れをもっと細かく調整できるようになります。ドーピングとは、半導体に少しだけ別の材料(ざいりょう)を加えて、電気を通しやすくしたり通しにくくしたりする技術です。

  • 電子:電気を運ぶ小さな粒子(粒)のこと。ドーピングで電子の数を増やすと、電気が流れやすくなります。
  • ホール:電子が足りない場所で、電気を運ぶのに役立ちます。ドーピングでホールを増やすこともでき、これによって電気の流れをコントロールできるようになります。

P型半導体とN型半導体

ドーピングの方法によって、半導体には「P型」と「N型」という2種類ができます。

  • P型半導体:ホールが多く、電子が少ない半導体です。電気を流すときにホールが動きます。
  • N型半導体:電子が多く、ホールが少ない半導体です。電気を流すときに電子が動きます。

PN接合

このP型半導体とN型半導体をくっつけたものを「PN接合」といいます。PN接合には次のような特徴があり、この特徴がいろいろな電子部品の基本になります。

  1. 一方向にだけ電気を流す:PN接合は、電気を一方向にだけ流す性質があります。例えば、P型からN型に向かっては電気が流れますが、逆にN型からP型には流れません。この性質を利用した部品を「ダイオード」といいます。ダイオードは、電気の流れを整えたり、逆流を防いだりするのに使われます。
  2. 電流の増幅(ぞうふく)ができる:PN接合をさらに工夫して、P型とN型を交互に組み合わせると「トランジスタ」という部品ができます。トランジスタは、弱い信号を強くする働きがあり、ラジオやコンピューターなどの電子機器の中でとても重要な役割を果たします。

半導体の重要性

半導体は、電気の流れをコントロールできるため、コンピューターのような複雑な機械を動かすことができます。PN接合の仕組みやトランジスタの技術を使って、私たちが普段使っているスマートフォンやゲーム機、家電(かでん)など、生活の中のたくさんの電子機器が便利に動いているのです。

要するに、半導体は「電気を流したり止めたり」することができる特別な材料で、私たちの生活を支える重要な技術なのです!