戻る 正孔 (hole)

シリコンと硼素の原子 電子機器で使われている半導体、 トランジスタや IC の材料のほとんどはシリコン（珪素、silicon）です。
シリコンの純粋な結晶は、比重 2.0、融点 1,420℃、抵抗率 約103Ωcm です。
同じ４価元素の炭素のように、ダイヤモンドと同じ構造の結晶を作りますが、 ダイヤモンドはキラキラと美しいのに対して、シリコンの結晶は灰色で硬い石のようなものです。
しかし、高純度のシリコンの結晶に硼素のような３価の元素を極微量加えると、 見た目は相変わらず灰色の石であっても、電気的な性質は一変し、 シリコンはダイヤモンドよりも 「輝かしい」 ものに変ります。
p型半導体 ３価の元素はシリコンに比べて電子の数が１個少ないので、 硼素原子のまわりには電子が不足している空席 （左図ピンクの円の部分） ができます。

電子はマイナスの電荷を持っていますが、電子の空席は単なる空席ですから電荷がありません。 しかし、マイナスの電荷を持った電子で満たされているシリコンの結晶の中で、 不純物原子の近傍にある空席は、まるでプラスの電荷を持った電子のように見えます。
それで、これを 「プラスの電荷を持っているように見える空席 (孔)」 と言う意味で、 正孔 (hole) といいます。

「空席」 といえば、小学校の学芸会などでは、前の列の席が空くと後ろの人がすかさず前の席に移ってきます。 そうするとそこがまた新たな空席になるので、その後ろの人が前にきます。 そのようにして前の空席が次々に埋められるということがしばらく続きます。 このとき、空席に着目すると、空席は後方に向かって移動していきます。 人が、願わくば前で見たいという思いにかられて少しずつ前に移動することによって、空席は後ろに動きます。
電子も少しでもプラスの電極の方に移動したいので、前方にホールがあると移動して空席を埋めます。 その結果、ホールはマイナス極の方に移動します。 まるでプラスの電気を持っている電子のように。

電子も正孔も、動けば電荷が運ばれますから、電流が流れます。 正孔は電子とともに、半導体の中で電流を流す働きをしています。


関連事項：　 p型半導体   n型半導体   講義資料/半導体 *Ｊ

情報処理概論 に戻る   用語解説 に戻る   戻る

2003.03.15  ueyama@infonet.co.jp