半導体って「導体と絶縁体の中間」って説明されるけど、実感としてよくわからなかった。自分の中では導体か絶縁体しかなくて、半導体は特別なイメージがあった。
しかし、調べてみると、まさに「導体と絶縁体の中間」という説明がそのままイメージとして理解できた。2種類の半導体 (N型、P型) について理解するのがてっとりばやかった。なぜ今までこれを理解しようと思わなかったのか、恥ずかしい。普通に Wikipedia に載っている画像がわかりやすかった。
導体は自由に動ける電子がたくさんある物質、絶縁体は逆に自由に動ける電子が殆どない物質、半導体はその中間。
N型 (Negative)
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%95%E3%82%A1%E3%82%A4%E3%83%AB:N-doped_Si.svg
電子が多少余っている半導体。電子の電荷はマイナスなので、電子が多いと全体としては負、すなわちネガティブになる。
P型 (Positive)
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%95%E3%82%A1%E3%82%A4%E3%83%AB:P-doped_Si.svg
電子が足りていない半導体。電子がない分、相対的に正、すなわちポジティブになる。この穴のことを正孔といい、電流と同じ方向に移動する。
PN接合ダイオード
P型とN型を接合すると、片方には電子が余り、片方には電子が足りていない状態になる。
接合部付近では、電子と正孔が結合してしまうので、何もない部分ができる。これが空乏層。
ここで、P型側に+、N型側に-の電圧をかける (順方向) と、ダイオード内に正孔・電子が供給され、空乏層が狭くなり、電流が流れはじめる。
逆に、P型側に-、N型側に+の電圧をかける (逆方向) と、ダイオード内の正孔・電子が減少し、空乏層が電圧に応じて増え、電流は流れない。
