半導体 - 定義

半導体 は、導体と絶縁体の中間に位置する電気的性質を持つ物質であり、温度、電界、光、またはドーピングといった外部条件に応じて電気の伝導を制御できるという特徴があります。その結晶構造により、エネルギーギャップによって分離された伝導帯と価電子帯が存在し、その幅によって、電子が、電気を伝導できるエネルギー準位へどれだけ容易に移動できるかが決まります。

純粋な状態では、シリコンやゲルマニウムなどの半導体は電流をほとんど流さないが、少量の異種原子を導入することで、その導電性を大幅に高めることができる。このプロセスはドーピングと呼ばれる。使用されるドーパントの種類に応じて、電荷キャリアが電子である n 型半導体と、結晶構造内の電子の欠乏（ホール）によって伝導が起こる p 型半導体が作られます。これら 2 つの領域の境界面に形成される p-n 接合は、ダイオード、トランジスタ、集積回路など、多くの電子部品の動作の基礎となっています。

導電特性を精密に制御できることから、半導体は現代エレクトロニクスの基盤となっています。その挙動は固体物理学やバンド理論を用いて説明され、これにより特定の論理機能、増幅機能、スイッチング機能、あるいは発光機能を備えた構造の設計が可能となります。製造技術に応じて、ナノメートルスケールの微細構造を形成するために、様々なエピタキシー、リソグラフィ、および化学的技術が用いられます。

半導体は、民生用および産業用電子機器だけでなく、オプトエレクトロニクスシステム、太陽光発電、センサー、無線通信、量子技術などにも利用されています。また、放射線、圧力、磁場への曝露によってその特性を変化させることができるため、科学技術分野において極めて汎用性の高い材料となっています。

半導体

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