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5分でわかる!P型半導体

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この動画の要点まとめ

ポイント

P型半導体

高校物理 電磁気65 ポイント2 全部

これでわかる!
ポイントの解説授業
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N型半導体に続いて、もう1つの半導体のタイプ、 P型半導体 について解説しましょう。

3価の不純物を加えた「P型半導体」

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価電子数4 の半導体である ゲルマニウムケイ素 に、 価電子数3ホウ素アルミニウム などの不純物を微量加えたものを P型半導体 といいます。 N型半導体価電子数5の不純物 を加えるのに対し、 P型半導体価電子数3の不純物 を加えるのですね。

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例えば、シリコンSiで構成された結晶に、3価のアルミニウムAlを微量添加してみましょう。すると、本来シリコンで構成される場所にアルミニウムが入ります。

高校物理 電磁気65 ポイント2 上の図

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Alは3価の原子なので、手が3本しかありません。結晶中で手が1本不足してしまい、 電子が1個足りなくなってしまう のですね。上の図の点線で囲まれた穴の部分は、手が不足している部分です。このように、電子が不足した穴のことを ホール(正孔) と言いました。

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P型半導体価電子数3の不純物 を加えることで ホール(正孔) が生まれ、この ホール(正孔) が電流の担い手、つまり キャリア となります。

ホール(正孔)はプラスの電荷と同じ動きをする

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ホール(正孔) は、なぜ穴なのに電流の担い手となるのでしょうか。その仕組みを詳しく見てみましょう。

高校物理 電磁気65 ポイント2 下の図

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図は、結晶構造の中に電子が詰まっている様子を表しています。点線の空席部分がホール(正孔)です。いま矢印のように左方向に電場をかけると、電子は逆の右向きの力を受けます。すると、ホール(正孔)の隣にある電子がホール(正孔)を埋めるように動きます。 それによって左隣に新たなホール(正孔)が生まれ、また左隣から電子が移動して……と 正孔の位置はどんどん電場の方向に移動 をします。

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つまり、電場をかけることによって、 正孔はプラスの電荷と同じ振る舞いをする んですね。このように、 ホール(正孔)がキャリア となる半導体を P型半導体 と言います。P型半導体のPとは positiveプラス ということを表します。 プラスの電荷が電流の担い手 となる半導体なので、 P型半導体 と言うのです。

高校物理 電磁気65 ポイント2 クマさんのまとめ 空欄埋める

Suzuki

この授業の先生

鈴木 誠治 先生

知識ゼロからでもわかるようにと、イラストや図をふんだんに使い、難解な物理を徹底的にわかりやすく解きほぐして伝える。

P型半導体
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