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「半導体」とは何か

 「導体」とは、電気をよく導く物質のこと。導体の代表は金属の結晶だ。電子の一部が結晶内を自由に動くことができ(このような電子を「自由電子」という)、電気をよく導く。これに対して電気を導かない物質を「不導体」という。不導体の結晶内にも電子は存在するが、自由に動くことができないので、電気を導かないのだ。「半導体」はこの中間の物質と考えればよい。

 「導体」、「不導体」、「半導体」の例を下に示す。実際に使われている半導体は、結晶内に別の物質を少し加え(この物質を「添加物」と呼ぼう)、電子を結晶内で動きやすくし、電気を導きやすくしている。例えば、電子部品の製造に使われているシリコンは、純粋なシリコンの約10万倍の電気を導くが、これはシリコン中に1000万分の1くらいの添加物を加えれば実現できる。日本の人口を約1億とすれば、10人くらいの「異分子」が入っただけで日本の性格がガラリと変わってしまうようなものだ。

 半導体に加える添加物は、何でもよいというわけではない。それなりの条件がある。それどころか、加える添加物の種類を変えることによって、熱や光など、さまざまな刺激に対応して電気を導くような半導体をつくり出すことができるのだ。
物質の電気抵抗

※特に断りのない限り、画像クレジットは©JAXA