電気工学および電子技術ジャーナル

電子機器、センサー、検出器、エネルギー用の機能性材料

デビッド・クラフト

半導体は、エアコンを室温一定で作動させる、自動車の安全性を高める、現代の病院治療におけるレーザー治療など、さまざまな分野で機器制御の重要な役割を果たしています。さらに、半導体技術の進歩により、システムの効率、小型化、省エネが促進され、安全で快適な生活を実現し、豊かな未来を築くだけでなく、地球環境の保全にも役立っています。ここで定義される半導体材料は、いくつかの結晶であり、原子は3次元の周期的なスタイルで配置されています。不純物が無視できるほど少ない固有のシリコン結晶の簡略化された次元図。結晶内の各シリコン原子は、最も近い隣の原子に囲まれています。すべての原子は、その外側の軌道に4つの電子を持ち、これらの電子を4つの隣の原子と共有します。共有されたすべての電子対は共有結合を構成します。電子と両方の核の間の引力により、2つの原子が結合しています。ガスや結晶内の孤立した原子の場合、電子は離散的なエネルギーレベルしか持ちません。しかし、大量の原子が集まって結晶を形成すると、原子間の相互作用により離散的なエネルギーレベルがエネルギーバンドに広がります。低温では熱振動はありませんが、絶縁体や半導体結晶内の電子はいくつかのエネルギーバンドを完全に満たし、残りのエネルギーバンドは空のままになります。