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| 説明 |
結晶中の電子や正孔がとなりの原子に動きそうで動かない物質。金属のような導体と分子結晶やイオン結晶のような絶縁体の中間の物性を持つ材料。真性半導体、不純物半導体1)、縮退半導体、不定比半導体、有機半導体などがあります2)。バンドギャップ3)が比較的小さい物質。一般に金属は温度が上がると電気抵抗が大きくなりますが、半導体は逆に電気抵抗が小さくなります4)。
ケイ素5)やゲルマニウム6)を使った半導体が有名で、高純度の真性半導体をゾーンメルト法などで得てそられから不純物を添加してｎ型半導体やｐ型半導体を作ります。電子や正孔のかわりにイオンがキャリアとなる固体は固体電解質とよばれます。アンチモン化インジウム7)のような化合物半導体も使われています。金属酸化物の不定比半導体もあります。コピー機のドラムなど有機半導体も活躍しています。
電子回路に使われるトランジスタ、ダイオード、コンピュータのＣＰＵなどの半導体デバイスはｎ型半導体やｐ型半導体を構造化したものです。かさばる真空管にとってかわって、電子機器の小型軽量化を可能にしました。集積回路では、多くの機能を実現します8)。また半導体セラミックコンデンサとしても応用されます。
半導体上にたくさんの回路を構成した素子を集積回路といいます。クリーンルームでフォトリソグラフィー技術を使って製造します9)10)11)。オペアンプやロジックＩＣなどがあります12)13)。
コンピュータや携帯電話など、現代の生活に半導体技術は欠かせません14)15)。
【関連講義】
無機工業化学,半導体と印刷、フォトリソグラフィー（２０１０Ａ）16)
無機工業化学,半導体と印刷、フォトリソグラフィー（２０１１Ａ）17)
【動画】18)
ピカッとさいえんす「フォトリソグラフィー」
http://c1.yz.yam…
【動画】19)
四丁目サイエンス劇場「発光ダイオードと電球」
http://c1.yz.yam…
【材料】
シリコン20)
【関連書籍】
機能性高分子21)
原子と原子核22)
非直線抵抗23)
エレクトロニクスと電気化学24)
 ミュージ > 科学館（ > 山形県産業科学館, 科学館（工業技術系）立花 和宏, お散歩の中にサイエンスを, 講義ノート, ( 2006).  品質管理 > ２００７ > 第５講 > 半導体のつくり方, 第５講 品質管理と品質保証立花 和宏, 品質管理, 講義ノート, ( 2007).  > 株式会社ルネサス北日本セミコンダクタ米沢工場, 仁科 辰夫, 仁科先生の工場見学ルポ, 講義ノート, ( 2006).  無機工業 > ２０１０ > 半導体と印刷、フォトリソグラフィー（２０１０Ａ）, ２０１０年（Ｈ２２年度）―無機工業化学立花 和宏, 無機工業化学, 講義ノート, ( 2010).  無機工業 > ２０１１ > 半導体と印刷、フォトリソグラフィー（２０１１Ａ）, ２０１１年（Ｈ２３年度）―無機工業化学立花 和宏, 無機工業化学, 講義ノート, ( 2011).  ピカッと > フォトリソグラフィー, ピカッとさいえんす立花 和宏, ピカッとさいえんす, 講義ノート, ( 2011).  四丁目サ > イルミネーション～半導体～, 四丁目サイエンス劇場立花 和宏, ピカッとさいえんす, 講義ノート, ( 2007).
( 1) > 電気伝導性の理論齋藤安俊・齋藤一弥, 金属酸化物のノンストイキオメトリーと電気伝導, 内田老鶴圃, ( 1987). ( 2) 固体状態 > 固体の性質井上 勝也 著, 現代物理化学序説 改訂版, 培風館, ( 198). ( 3) バンドギャップ ⊿ε / J. ( 4) > 高校数学でわかる半導体の原理（目次）竹内淳, 高校数学でわかる半導体の原理, 講談社ブルーバックス, ( 2007). ( 5) ケイ素, Silicon, Si, = 28.0855 g/mol, ( 化学種). ( 6) ゲルマニウム, , Ge, = 72.59 g/mol, ( 化学種). ( 7) アンチモン化インジウム, , InSb, = 236.57 g/mol, ( 化学種). ( 8) > 電子部品図鑑（目次）小島昇, 電子部品図鑑, 誠文堂新光社, ( 2007). ( 9) ミュージ > 科学館（ > 山形県産業科学館, 科学館（工業技術系）立花 和宏, お散歩の中にサイエンスを, 講義ノート, ( 2006). ( 10) 品質管理 > ２００７ > 第５講 > 半導体のつくり方, 第５講 品質管理と品質保証立花 和宏, 品質管理, 講義ノート, ( 2007). ( 11) > 工場見学！モノがつくられる工程をみる松林光男、渡辺弘, イラスト図解 工場のしくみ, 日本実業出版社, ( 2004). ( 12) 電気と磁 > 非直線抵抗中村英二、吉沢康和, 新訂物理図解, 第一学習社, ( 1984). ( 13) > よくわかる最新半導体の基本と仕組み（目次）西久保靖彦, よくわかる最新半導体の基本と仕組み, 秀和システム, ( 2003). ( 14) 人間生活 > 材料の化 > 金属数研出版編集部, 視覚でとらえるフォトサイエンス化学図録, 数研出版, ( 1998). ( 15) > 株式会社ルネサス北日本セミコンダクタ米沢工場, 仁科 辰夫, 仁科先生の工場見学ルポ, 講義ノート, ( 2006). ( 16) 無機工業 > ２０１０ > 半導体と印刷、フォトリソグラフィー（２０１０Ａ）, ２０１０年（Ｈ２２年度）―無機工業化学立花 和宏, 無機工業化学, 講義ノート, ( 2010). ( 17) 無機工業 > ２０１１ > 半導体と印刷、フォトリソグラフィー（２０１１Ａ）, ２０１１年（Ｈ２３年度）―無機工業化学立花 和宏, 無機工業化学, 講義ノート, ( 2011). ( 18) ピカッと > フォトリソグラフィー, ピカッとさいえんす立花 和宏, ピカッとさいえんす, 講義ノート, ( 2011). ( 19) 四丁目サ > イルミネーション～半導体～, 四丁目サイエンス劇場立花 和宏, ピカッとさいえんす, 講義ノート, ( 2007). ( 20) @ > ケイ素 > シリコンシリコン, , ( 材料). ( 21) 高分子化 > 機能性高分子野村正勝・鈴鹿輝男, 最新工業化学―持続的社会に向けて―, 講談社サイエンティフィク, ( 2004). ( 22) > 原子と原子核数研出版編集部, 視覚でとらえるフォトサイエンス物理図録, 数研出版, ( 2006). ( 23) 電気と磁 > 非直線抵抗中村英二、吉沢康和, 新訂物理図解, 第一学習社, ( 1984). ( 24) > エレクトロニクスと電気化学山下正通、小沢昭弥, 現代の電気化学, 新星社, ( 1990). |
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