半導体って何なの??わかりやすく伝えます

  • このエントリーをはてなブックマークに追加

いまや、日常生活では大変お世話になっている半導体。半導体と聞いてもパッとどういうものなのかわからない人も多いでしょう。なので、今回はなぞに包まれた半導体について説明していきたいと思います。

たま~に、半導体って言葉をニュースとかで聞くんだけど何なのあれ??
高校の課題で調べて来いって言われちゃったんだけど。。

ちょうど最近授業で習ったから教えるよ!!できるだけわかりやすく教えるから最後まで聞いてね

導体・半導体・絶縁体について

導体について

導体は簡単に言えば金属のことです。金属はもちろん電気を通しますよね?例で挙げるならば、電線とかコンセントとか。。

今回抑えてほしいポイント

  • 金属の中を自由に動ける電子があるから電気を通すこと
  • この導体という物質は温度を上げると電気が流れにくくなること

え。。金属って温度によって電気の流れやすさって変わるんだ。。知らなんだ!!

金属は実はこんな感じで金属原子が規則正しく並んでいます。しかし、熱を与えると、金属がブルブルと震えて電気が通ろうとするのを邪魔してしまいます。

人混みが多い道だと通るのは少し時間がかかるよね。それと同じイメージでいいと思う!

絶縁体

これは、電気を通さないものですね。ゴムとかそういうものが該当します。

半導体

ここからが今回の話のメインとなってきます。

半導体は、普通は絶縁体として電気を通さないんですけど熱を加えて温度を上げてやると電気が流れるようになります。

半導体の仕組みを理解するためにはバンド構造という概念をしておかなければなりません

バンド構造とは?

原子はそれぞれ原子番号だけの電子をもっています。これらの電子を箱に入れていく考えをバンド構造といいます。

上の図のように、半導体は電子が入る箱を二種類持っていて、価電子帯という箱は電子で満たされていて、伝導体は空っぽである。

箱にいっぱいに敷き詰められたビー玉を想像してほしいんだけど、こういう箱を傾けてもビー玉は動かないよね。
これと同じように、半導体は価電子帯に電子が敷き詰めらていて電子が流れないんだ。

熱を加えることによって、価電子帯の電子が伝導帯へ移動します。

隙間ができたビー玉の箱を傾ければ動くように
この状態になれば、隙間ができて電子が流れるようになるよね。

なるほど、だから半導体は熱を加えれれば電位が流れるようになるわけだね

ちなみに導体のバンド構造は下の図のようになっていて

伝導帯と価電子帯が合体しています。なので、電子をビー玉に例えるとこの状態で合体した箱を傾ければもちろんビー玉は動き出しますよね。同じような考え方で、電子が流れます。

絶縁体は下の図のようなバンド構造を持ってて

価電子帯と伝導帯のエネルギーの差(バンドギャップ)が大きすぎて、半導体のように熱を加えても電子が伝導帯に移らなくなります。なので電気が流れません。

半導体の使われ方

半導体のこの温度によって電気が流れなかったり流れたりする機能って何に使われているの??

この機能は、簡単に言えばスイッチの役割として使われているよ。半導体で作ったスイッチのことをトランジスタというよ。トランジスタはスマホ・パソコンなどに使われていてるよ。

トランジスタを使えば細かな電気のオンオフにいちいちスイッチを作る必要がなく、スイッチを作るよりも一万分の一のサイズまでコンパクトにすることができるのです。最近、スマホがコンパクトになったのはこのおかげなのですね。

半導体にはトランジスタ以外にも様々な利用例があるので気になった人はぜひ調べてみてくださいね。

SNSでもご購読できます。



コメントを残す