n型半導体 (n-type semiconductor)

	n型半導体は、高純度の半導体（主としてシリコン （珪素、silicon）） に、 砒素 (arsenic) などの５価元素を不純物としてごく微量加えることによって作られます。 シリコンは価電子（電気伝導に寄与できる電子）を４個、砒素は５個持っています。 シリコンの結晶では、隣り合ったシリコン原子が互いの電子を共有しあって、 それぞれの原子が８個の電子を持っているような状態で結合しています。
	この状態の電子は、強く原子に束縛され、殆ど電気伝導に寄与することができなくなります。 従って、純粋なシリコン結晶の結晶には電流が流れにくく、 抵抗率は 約 103Ωcm という値です。 導体でも絶縁体でもない 「半導体」 です。 しかし、これに微量の砒素が加わると、性質は ガラリ と変わります。 砒素は５個の電子を持っています。左図にやや濃い青色で示している余った１個の電子は、 砒素原子からの束縛は強くありません。 電子はマイナスの電荷を持っていますから、電圧が加えられるとこの電子は プラスの電極に向かって動きだします。
半導体に砒素原子を不純物として加えることにより、電流が流れやすくなります。 添加量に応じて抵抗率も 1/1,000 〜 1/10,000 に下がって、導体に近くなります。 半導体の中で電流を運ぶものをキャリア (carrier) といい、n型半導体のキャリアは電子です。 電子はマイナス (negative) の電気を持っているので 「n型半導体」 といいます。 しかし、ダイオード、 トランジスタ などの半導体素子の働きは、 n型半導体 と p型半導体 を組み合わせることによって生まれます。

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1999.03.10   ueyama@infonet.co.jp