マガジン半導体:不純物半導体は、拡散法により微量の不純物元素を真性半導体に取り込ませることで得ることができます。
ドープされた不純物元素に応じてN型半導体とP型半導体を形成することができ、不純物元素の濃度を制御することで不純物半導体の導電性を制御することができる。
N型半導体:N型半導体は、純粋なシリコン結晶に原子価元素(リンなど)を組み込んで、結晶格子中のシリコン原子の位置を置き換えることによって形成される。
不純物原子の最外層は5つの原子価電子を有するので、周囲のケイ素原子と共有結合を形成することに加えて、もう1つの電子が加えられる。 余分な電子は共有結合によって束縛されず、自由電子になる。 N型半導体では、自由電子の濃度が正孔の濃度よりも大きいので、自由電子は多数キャリアと呼ばれ、正孔は少数キャリアと呼ばれる。 不純物原子は電子を提供できるため、ドナー原子と呼ばれます。 P型半導体:P型半導体は、純粋なシリコン結晶中に三価元素(例えば、ホウ素)をドープして、結晶格子中のシリコン原子の位置を置き換えることによって形成される。
不純物原子の最外層は3つの価電子を有するので、それらが周囲のケイ素原子と共有結合を形成するとき、「空孔」が生成される。 ケイ素原子の最も外側の電子が空孔を満たすと、その中にその共有結合Aの正孔が形成される。 したがって、P型半導体では、正孔は多成分であり、自由電子は少数である。 不純物原子の空孔は電子を吸収するため、アクセプター原子と呼ばれます。
PN接合
PN接合:P型半導体とN型半導体は、異なるドーピングプロセスを用いて同じシリコンウエハ上に製造され、PN接合はそれらの界面に形成される。
拡散運動:物質は常に濃度の高いところから低い濃度へと動き、濃度の違いによる動きが拡散運動となります。 p型半導体とN型半導体を一緒に製造する場合、それらの界面では、2つのキャリア間の濃度差が大きいので、P領域の正孔は必然的にN領域に向かって拡散する。自由電子も必然的にP領域に拡散する。 P領域に拡散した自由電子は正孔と一致し、N領域に拡散した正孔は自由電子と一致するため、界面付近で多重イオンの濃度が減少し、P領域に負イオンが出現する。 この領域では、N領域に陽イオン領域が現れ、それらは動かず、空間電荷となって内蔵電界εを形成する。
拡散運動が進行するにつれて、空間電荷領域が広くなり、内蔵電界が強くなる。 方向はN領域からP領域への方向であり、それは拡散運動を組織化するために起こる。
漂流運動:電場力の作用下では、キャリアの運動は漂流運動と呼ばれる。
空間電荷領域が形成されると、内蔵電界の作用下で、少数はドリフト運動をし、正孔はN領域からP領域に移動し、自由電子はP領域からN領域に移動する。領域。 どこの電場および他の励起の下でも、拡散運動に関与する多数の小部分の数は、ドリフト運動に関与する少数の子供の数に等しく、したがって動的平衡を達成し、そしてPN接合を形成する。 このとき、空間電荷領域はある程度の幅を有しており、電位差はε= Uhoであり、電流はゼロである。

