半導体でN型半導体ならば多数キャリアは電子少数キャリアは正孔、P型半- その他(教育・科学・学問) | 教えて!Goo
5になるときのエネルギーです.キャリア密度は状態密度関数とフェルミ・ディラック分布関数の積で求められます.エネルギーEのときの電子数はn(E),正孔数はp(E)となります.詳細な計算は省きますが電子密度n,正孔密度p以下のようになります. \(n=\displaystyle \int_{E_C}^{\infty}g_C(E)f_n(E)dE=N_C\exp(\frac{E_F-E_C}{kT})\) \(p=\displaystyle \int_{-\infty}^{E_V}g_V(E)f_p(E)dE=N_V\exp(\frac{E_V-E_F}{kT})\) \(N_C=2(\frac{2\pi m_n^*kT}{h^2})^{\frac{3}{2}}\):伝導帯の実行状態密度 \(N_V=2(\frac{2\pi m_p^*kT}{h^2})^{\frac{3}{2}}\):価電子帯の実行状態密度 真性キャリア密度 真性半導体のキャリアは熱的に電子と正孔が対で励起されるため,電子密度nと正孔密度pは等しくなります.真性半導体のキャリア密度を 真性キャリア密度 \(n_i\)といい,以下の式のようになります.後ほどにも説明しますが,不純物半導体の電子密度nと正孔密度pの積の根も\(n_i\)になります. \(n_i=\sqrt{np}\) 温度の変化によるキャリア密度の変化 真性半導体の場合は熱的に電子と正孔が励起されるため,上で示したキャリア密度の式からもわかるように,半導体の温度が上がるの連れてキャリア密度も高くなります.温度の上昇によりキャリア密度が高くなる様子を図で表すと図2のようになります.温度が上昇すると図2 (a)のようにフェルミ・ディラック分布関数が変化していき,それによってキャリア密度が上昇していきます. 多数キャリアとは - コトバンク. 図2 温度変化によるキャリア密度の変化 不純物半導体のキャリア密度 不純物半導体 は不純物を添付した半導体で,キャリアが電子の半導体はn型半導体,キャリアが正孔の半導体をp型半導体といいます.図3にn型半導体のキャリア密度,図4にp型半導体のキャリア密度の様子を示します.図からわかるようにn型半導体では電子のキャリア密度が正孔のキャリア密度より高く,p型半導体では正孔のキャリア密度が電子のキャリア密度より高くなっています.より多いキャリアを多数キャリア,少ないキャリアを少数キャリアといいます.不純物半導体のキャリア密度は以下の式のように表されます.
多数キャリアとは - コトバンク
真性半導体 n型半導体 P形半導体におけるキャリア生成メカニズムについてまとめなさいという問題なのですがどうやってまとめればよいかわかりません。 わかる人お願いします!! バンド ・ 1, 594 閲覧 ・ xmlns="> 25 半導体で最もポピュラーなシリコンの場合、原子核のまわりに電子が回っています。 シリコンは原子番号=14だから、14個の電子です。それが原子核のすぐ周りから、K殻、L殻、M殻、・・の順です。K殻、L殻、M殻はパウリの禁制則で「電子の定員」が決まっています。 K殻=2、L殻=8、M殻=18個、・・ (くわしくは、それぞれ2n^2個)です。しかし、14個の電子なんで、K殻=2、L殻=8、M殻=4個です。この最外殻電子だけが、半導体動作に関係あるのです。 最外殻電子のことを価電子帯といいます。ここが重要、K殻、L殻じゃありませんよ。あくまで、最外殻です。Siでいえば、K殻、L殻はどうだっていいんです。M殻が価電子帯なんです。 最外殻電子は最も外側なので、原子核と引きあう力が弱いのです。光だとか何かエネルギーを外から受けると、自由電子になったりします。原子内の電子は、原子核の周りを回っているのでエネルギーを持っています。その大きさはeV(エレクトロンボルト)で表わします。 K殻・・・・・・-13. 【半導体工学】キャリア濃度の温度依存性 - YouTube. 6eV L殻・・・・・・-3. 4eV M殻・・・・・・-1. 5eV N殻・・・・・・-0.
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\(n=n_i\exp(\frac{E_F-E_i}{kT})\) \(p=n_i\exp(\frac{E_i-E_F}{kT})\) \(E_i\)は 真性フェルミ準位 でといい,真性半導体では\(E_i=E_F=\frac{E_C-E_V}{2}\)の関係があります.不純物半導体では不純物を注入することでフェルミ準位\(E_F\)のようにフェルミ・ディラック関数が変化してキャリア密度も変化します.計算するとわかりますが不純物半導体の場合でも\(np=n_i^2\)の関係が成り立ち,半導体に不純物を注入することで片方のキャリアが増える代わりにもう片方のキャリアは減ることになります.また不純物を注入しても通常は総電荷は0になるため,n型半導体では\(qp-qn+qN_d=0\) (\(N_d\):ドナー密度),p型半導体では\(qp-qn-qN_a=0\) (\(N_a\):アクセプタ密度)が成り立ちます. 図3 不純物半導体 (n型)のキャリア密度 図4 不純物半導体 (p型)のキャリア密度 まとめ 状態密度関数 :伝導帯に電子が存在できる席の数に相当する関数 フェルミ・ディラック分布関数 :その席に電子が埋まっている確率 真性キャリア密度 :\(n_i=\sqrt{np}\) 不純物半導体のキャリア密度 :\(n=n_i\exp(\frac{E_F-E_i}{kT})\),\(p=n_i\exp(\frac{E_i-E_F}{kT})\) 半導体工学まとめに戻る
国-32-AM-52 電界効果トランジスタ(FET)について誤っているのはどれか。 a. MOS-FETは金属-酸化膜-半導体の構造をもつ。 b. FETはユニポーラトランジスタである。 c. FETのn形チャネルのキャリアは正孔である。 d. FETではゲート電流でドレイン電流を制御する。 e. FETは高入カインピーダンス素子である。 1. a b 2. a e 3. b c 4. c d 5. d e 正答:4 分類:医用電気電気工学/電子工学/電子回路 類似問題を見る 国-30-AM-51 正しいのはどれか。 a. 理想ダイオードの順方向抵抗は無限大である。 b. バイポーラトランジスタは電圧制御素子である。 c. ピエゾ効果が大きい半導体は磁気センサに利用される。 d. FET のn形チャネルの多数キャリアは電子である。 e. CMOS回路はバイポーラトランジスタ回路よりも消費電力が少ない。 正答:5 国-5-PM-20 誤っているのはどれか。 1. FETの種類としてジャンクション形とMOS形とがある。 2. バイポーラトランジスタでは正孔と電子により電流が形成される。 3. ダイオードの端子電圧と電流との関係は線形である。 4. トランジスタの接地法のうち、エミッタ接地は一般によく用いられる。 5. FETは増幅素子のほか可変抵抗素子としても使われる。 正答:3 国-7-PM-9 2. バイポーラトランジスタでは正孔と電子とにより電流が形成される。 5. FETは可変抵抗素子としても使われる。 国-26-AM-50 a. FETには接合形と金属酸化膜形の二種類がある。 b. MOS-FETは金属一酸化膜一半導体の構造をもつ。 e. FETの入力インピーダンスはバイポーラトランジスタに比べて大きい。 国-28-AM-53 a. CMOS回路は消費電力が少ない。 b. LEDはpn接合の構造をもつ。 c. FETではゲート電圧でドレイン電流を制御する。 d. 接合型FETは金属-酸化膜-半導体の構造をもつ。 e. バイポーラトランジスタは電圧制御素子である。 1. a b c 2. a b e 3. a d e 4. b c d 5. c d e 正答:1 国-22-PM-52 トランジスタについて誤っているのはどれか。 1. FETのn形チャネルのキャリアは電子である。 2.