半導体の種類は何ですか？

半導体には2つの基本的なタイプがあります。 内因性および外因性。 真性半導体を含む材料は、一般的に純粋な状態です。 外因性半導体は、n型またはp型のいずれかにさらに分類できます。 これは、所望の状態を生成するために不純物が追加されたものです。 N型およびP型半導体は、異なる不純物が添加された外因性半導体であり、結果として異なる導電特性を持っています。

半導体は通常、電子の流れによる導電率が金属と絶縁体の導電率の間にある結晶性固体です。 真性半導体は、不純物をほとんどまたはまったく含まない材料であり、シリコンが最も広く使用されています。 シリコン結晶の原子格子構造は、完全な共有結合で構成されています。つまり、動き回る自由電子はほとんどありません。 結晶はほとんど絶縁体です。 温度が絶対ゼロを超えると、材料内に電子の流れが生じる可能性が高くなります。

この効果は、より多くの自由電子を利用できるようにする不純物を格子構造に導入することにより、大幅に増加させることができます。 特定の不純物を半導体に追加するプロセスは、ドーピングと呼ばれます。 添加された不純物は、ドーパントと呼ばれます。 真性半導体に添加されるドーパントの量は、その導電性のレベルを比例的に変化させます。 外因性半導体はドーピングプロセスの産物です。

ドーパントはアクセプターまたはドナーと呼ばれ、半導体の電荷キャリア濃度を変化させます。 半導体には2種類の電荷キャリアがあります。 自由電子と、電子が原子の価電子帯にあったホール。 電子は負の電荷キャリアであり、正孔は同じ大きさの正の電荷キャリアと見なされます。 ドナードーパントは、置換する材料よりも多くの価電子帯電子を持ち、より多くの自由電子を可能にします。 アクセプタードーパントは、それが置換する材料よりも価電子帯電子が少なく、より多くの正孔を生成します。

N型半導体は、ドナードーパントが使用されている外因性半導体です。 負の電子電荷キャリアが増加します。 負の電荷キャリアはn型の多数キャリアと呼ばれ、正の電荷キャリアは少数キャリアと呼ばれます。

P型半導体は、アクセプタドーパントを使用した結果です。 格子の共有結合が再形成されると、周囲の材料の価電子帯に正孔が残ります。 正孔の増加により、正電荷キャリアの濃度が増加します。 p型の多数キャリアは正で、少数キャリアは負になります。

ドーピングにより、異なる補完的な導電特性を持つ半導体を製造できます。 これの重要なアプリケーションは、p型とn型の半導体が密接に接触するpn接合です。 接合の1つの効果は、正孔と電子が結合して光を生成することです。 これは発光ダイオード（LED）です。 また、pn接合はダイオードを形成します。このダイオードでは、電気は接合部を1方向に流れることができますが、他の方向には流れません。これはデジタルエレクトロニクスの要件です。