半導体の歴史的経緯 １８３３年 ファラデー AgSの負の抵抗温度係数の発見 １８７４年　ブラウン　　　　　　　　　　　　　　　　　　PbSと金属との点接触でV-I特性の非直線性を発見 １８７４年　シュスタ　　　　　　　　　　　　　　　　　CuOとCuの接触で非オーミック性を発見 １９２０年　グロンダール　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　亜酸化銅整流器を試作

半導体の歴史的経緯 １９２６年 プレッサ Se整流器を発表 １９２６年 シュレディンガー 波動方程式の確立 １９２６年　シュレディンガー　　　　　　　　　　　　　　　　　　波動方程式の確立 １９２８年　ブロッホ　　　　　　　　　　　　　　　　　固体のバンド理論 １９３２年　ウィルソン　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　金属ー半導体接触整流理論

半導体の歴史的経緯 １９３９年～１９４２年 モットー、ショットキー、ベーテ 理論解析 １９４７年 バーディン 表面準位の導入 １９３９年～１９４２年　　　　　　　　　　　　　　　モットー、ショットキー、ベーテ　理論解析 １９４７年　バーディン　　　　　　　　　　　　　　　　　　表面準位の導入 １９４８年　バーディン、ブラッティン　　　　　　　　　　　　　　　　　点接触トランジスタの発見 １９４９年　ショックレー　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　ｐーｎ接合理論発表

半導体の歴史的経緯 １９５０年 ショックレー 接合形トランジスタの試作 １９５７年 江崎 トンネルダイオードを発表 １９５０年　　ショックレー　　　　　　　　　　　　接合形トランジスタの試作 １９５７年　江崎　　　　　　　　　　　　　　　　　　トンネルダイオードを発表 １９６２年　レディカ　　　　　　　　　　　　　　　　　GaAsレーザダイオードの試作 １９７０年　ＢＴＬ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　ＣＣＤの試作

第一章半導体とその種類 １．１導体・半導体および絶縁体 抵抗率　 ρ（Ω・ｍ）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　Ｒ＝ ρ・Ｌ／Ｓ　　　　　　　　　　　　　　　　　 抵抗率の温度依存性　　　　　　　　　　　　　　　　　　導体　正の温度係数　　　　　　　　　　　　　半導体　負の温度係数　　 エネルギーバンド構造　　　　　　　　　　　　　　　　　導体～伝導帯に電子あり　　　　　　　　　　　絶縁体～伝導帯に電子なし　　　　　　　　　半導体～伝導帯に電子なし（低温）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

１．2半導体材料 元素半導体 Ge, Si のようにⅣ族の単一元素からなる半導体 物理的な性質は定められている。 化合物半導体　　　　　　　　　　　　　　　　　GaAs, InPのようにⅢ－Ⅴ族、Ⅱ－Ⅵ族の化合物からなる半導体　　　　　　　　　　　物理的な性質は組み合わせによって異なる。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

１．３半導体結晶 原子構造 ラザフォードの原子モデル 原子 原子核（陽子、中性子） 電子：物質の電気的特性を決定 原子構造　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　ラザフォードの原子モデル　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　原子　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　原子核（陽子、中性子）　　　　　　　　　　　電子：物質の電気的特性を決定 電子層　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　電子軌道　主量子数ｎにおける電子数　　　　　　　　　　　　　　　n=1（ 2個） 　n=2 （8個） n=3 （18個）　　　　　　　　　　　　 最外殻の電子：価電子(valence electron)　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

Ⅳ族元素の電子配置　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　四個の電子が価電子　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　価電子は八個で安定　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　共有結合（covalent bond）　　　　　　　　　　　電子：物質の電気的特性　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

１．４真性半導体 (intrinsic semiconductor) 外部エネルギー→半導体 価電子は原子からの束縛力を振り切る →自由電子(free electron) →外部電界によって移動 抜け殻～正孔(hole)　正の電荷、質量 電子伝導と正孔伝導は逆向き 真性半導体では電子密度＝正孔密度

１．５不純物半導体 (impurity semiconductor) Ⅴ族不純物添加　　　　　　　　　　　　　　　　　　Sbの５個の価電子　　　　　　　　　　　　　　→４個はSiと共有結合　　　　　　　　　　　　→１個はSbと弱く結合　　　　　　　　　　　　→常温でも容易に自由電子　　　　　　　　　　　　→Sbは正イオンになる　　　　　　　　　　　　　　不純物をドナー(donor)と呼ぶ　　　　　　　　　　ｎ形半導体（電子伝導が主）

Ⅲ族不純物添加　　　　　　　　　　　　　　　　　　Gaの３個の価電子　　　　　　　　　　　　　　→３個はSiと共有結合　　　　　　　　　　　　→不足分の１個はSiから調達　　　　　　　　　　　　→正孔が生ずる　　　　　　　　　　　　　　　→Gaは負イオンになる　　　　　　　　　　　　　　不純物をアクセプタ(acceptor)と呼ぶ　　　　　　　　　　 ｐ形半導体（正孔伝導が主） ドナーとアクセプタが共存する場合　　　　　　　電子密度＝正孔密度　補償形半導体

多数キャリヤ（majority carrier)　　　　　　　ｎ形半導体では電子　　　　　　　　　　　　　　ｐ形半導体では正孔 少数キャリヤ(minority carrier)　　　　　 　ｎ形半導体では正孔　　　　　　　　　　　　　　ｐ形半導体では電子

演習問題 直径８ｍｍ、長さ１５ｍｍの円柱状の真性半導体の両端に５Ｖの電圧を加えた。流れる電流を求めよ。 但し、抵抗率は２０Ω・ｃｍとする。