電験第2種一次試験重要事項·重要公式チェックゼミ（4）理論 半導体·電子回路／電子理論

摘要

真性半導体におけるキャリヤのエネルギー帯構造は，第1図（a）のように伝導帯，禁制帯および価電子帯の三つのエネルギー帯で表される．このエネルギー帯のうち価電子帯は束縛状態の電子で充満されている．光や熱などのエネルギーにより，価電子帯の電子の一部が伝導帯に移動すれば，この電子は伝導電子に，また，価電子帯には電子の抜け孔であるホール（正孔）が生じる．しかし，禁制帯の幅が大きければ，この電気伝導に寄与する伝導電子と正孔はわずかである．この半導体に不純物としてドナー｛4価のSi（シリコン）に5価の原子，例えば，P（リン），As（ひ素）などを入れる．）を加えるとn形半導体ができ，アクセブタ（4価のSiに3価の原子，例えば，B（ほう素），Al（アルミニウム）などを入れる．）を加えるとp形半導体ができる．エネルギー帯構造においてドナー準位は図（b）の図で示され，また，アクセブタ準位は図（c）の図で示される．p形およびn形半導体でpn接合を作るとホールと電子が移動し平衡状態では両半導体のフェルミ準位（0〔K）で電子がとるエネルギーの最高値）が等しくなる．また，接合面には空間電荷層（空乏層）が形成され，p形半導体の電位の方がn形半導体の電位より低くなる．