記事ソース/真性・外因性半導体(上級編)
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真性・外因性半導体(上級編)
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導入編、中級編では真性半導体、N形P形半導体の違いについて...
まずは金属の話から
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一度、半導体からはなれて、金属の話をすることにしましょう。
`導体・絶縁体・半導体`_ で見たとおり、金属では、あるバン...
.. _導体・絶縁体・半導体: http://www12.plala.or.jp/ksp/so...
.. image:: shino-PNI-typeSemiconductor-upper-fig1.png
しかし、ある有限の温度(例えば300K、室温)では、実際はきれ...
.. image:: shino-PNI-typeSemiconductor-upper-fig2.png
こんな感じの図になります。これをグラフにあらわしたのが右...
ここで、 $E_F$ という重要なパラメータが出てきます。 $E_F$...
ちなみに、絶対零度( $0K$ )においては、このグラフは( $E<E_...
.. image:: shino-PNI-typeSemiconductor-upper-fig7.png
つまり、フェルミ準位 $E_F$ は、大雑把に言えば「電子がどこ...
このフェルミ準位がエネルギー帯の中にあれば、その物質は金...
.. [*] この関数のことを、 *フェルミディラック分布関数* と...
真性半導体
-------------------------------
では、半導体の場合のバンド構造と電子の分布も見てみること...
.. image:: shino-PNI-typeSemiconductor-upper-fig3.png
金属の場合と同様に、拡大してグラフと一緒に書くと、次の図...
.. image:: shino-PNI-typeSemiconductor-upper-fig4.png
ここで、注目すべきところは、赤く丸印をつけた箇所。
ここでグラフが完全に $0,1$ となっていないため、少しだけキ...
ここで、フェルミ準位 $E_F$ は、バンドギャップのほぼ中心に...
このため、電子と正孔の数は等しくなります。
これは中級編で見たように、熱により価電子帯から伝導体へ励...
外因性半導体
-------------------------------
真性半導体に対して、格子欠陥や不純物が存在するために電子...
では、これら外因性半導体のバンド構造と電子の分布を見てみ...
.. image:: shino-PNI-typeSemiconductor-upper-fig5.png
N形半導体では、フェルミ準位 $E_F$ がバンドギャップの中心...
このため、図の赤丸で示したように、伝導体に多数の電子が存...
ここで注目すべき点は、青丸で示したところです。ここでもこ...
この正孔の数は電子に比べて非常に少ないため、N形半導体中の...
一方、P形半導体では、フェルミ準位 $E_F$ がバンドギャップ...
このため、N形半導体のときとは逆に、価電子帯に多数の正孔が...
このため、P形半導体中の正孔を *多数キャリア* と呼び、逆に...
まとめ
-------------------------------
.. image:: shino-PNI-typeSemiconductor-upper-fig6.png
この図のように、真性半導体、N形半導体、P形半導体、それぞ...
この記事を読んで、それぞれの種類の半導体と、そのフェルミ...
@@author: 篠原・トミー@@
@@accept: 2006-08-05@@
@@category: 固体物理学@@
@@id: shino-PNI-typeSemiconductor-upper@@
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真性・外因性半導体(上級編)
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導入編、中級編では真性半導体、N形P形半導体の違いについて...
まずは金属の話から
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一度、半導体からはなれて、金属の話をすることにしましょう。
`導体・絶縁体・半導体`_ で見たとおり、金属では、あるバン...
.. _導体・絶縁体・半導体: http://www12.plala.or.jp/ksp/so...
.. image:: shino-PNI-typeSemiconductor-upper-fig1.png
しかし、ある有限の温度(例えば300K、室温)では、実際はきれ...
.. image:: shino-PNI-typeSemiconductor-upper-fig2.png
こんな感じの図になります。これをグラフにあらわしたのが右...
ここで、 $E_F$ という重要なパラメータが出てきます。 $E_F$...
ちなみに、絶対零度( $0K$ )においては、このグラフは( $E<E_...
.. image:: shino-PNI-typeSemiconductor-upper-fig7.png
つまり、フェルミ準位 $E_F$ は、大雑把に言えば「電子がどこ...
このフェルミ準位がエネルギー帯の中にあれば、その物質は金...
.. [*] この関数のことを、 *フェルミディラック分布関数* と...
真性半導体
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では、半導体の場合のバンド構造と電子の分布も見てみること...
.. image:: shino-PNI-typeSemiconductor-upper-fig3.png
金属の場合と同様に、拡大してグラフと一緒に書くと、次の図...
.. image:: shino-PNI-typeSemiconductor-upper-fig4.png
ここで、注目すべきところは、赤く丸印をつけた箇所。
ここでグラフが完全に $0,1$ となっていないため、少しだけキ...
ここで、フェルミ準位 $E_F$ は、バンドギャップのほぼ中心に...
このため、電子と正孔の数は等しくなります。
これは中級編で見たように、熱により価電子帯から伝導体へ励...
外因性半導体
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真性半導体に対して、格子欠陥や不純物が存在するために電子...
では、これら外因性半導体のバンド構造と電子の分布を見てみ...
.. image:: shino-PNI-typeSemiconductor-upper-fig5.png
N形半導体では、フェルミ準位 $E_F$ がバンドギャップの中心...
このため、図の赤丸で示したように、伝導体に多数の電子が存...
ここで注目すべき点は、青丸で示したところです。ここでもこ...
この正孔の数は電子に比べて非常に少ないため、N形半導体中の...
一方、P形半導体では、フェルミ準位 $E_F$ がバンドギャップ...
このため、N形半導体のときとは逆に、価電子帯に多数の正孔が...
このため、P形半導体中の正孔を *多数キャリア* と呼び、逆に...
まとめ
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.. image:: shino-PNI-typeSemiconductor-upper-fig6.png
この図のように、真性半導体、N形半導体、P形半導体、それぞ...
この記事を読んで、それぞれの種類の半導体と、そのフェルミ...
@@author: 篠原・トミー@@
@@accept: 2006-08-05@@
@@category: 固体物理学@@
@@id: shino-PNI-typeSemiconductor-upper@@
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