\(n=n_i\exp(\frac{E_F-E_i}{kT})\) \(p=n_i\exp(\frac{E_i-E_F}{kT})\) \(E_i\)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
5eVです。一方、伝導帯のエネルギ準位は0eVで、1. 5eVの差があり、そこが禁制帯です。 図で左側に自由電子、価電子、、、と書いてあるのをご確認ください。この図は、縦軸はエネルギー準位ですが、原子核からの距離でもあります。なぜなら、自由電子は原子核から一番遠く、かつ図の許容帯では最も高いエネルギー準位なんですから。 半導体の本見れば、Siの真性半導体に不純物をごく僅か混入すると、自由電子が原子と原子の間を自由に動きまわっている図があると思います。下図でいえば最外殻より外ですが、下図は、あくまでエネルギーレベルで説明しているので、ホント、ちょっと無理がありますね。「最外殻よりも外側のスキマ」くらいの解釈で、よろしいかと思います。 ☆★☆★☆★☆★☆★ 長くなりましたが、このあたりを基礎知識として、半導体の本を読めばいいと思います。普通、こういったことが判っていないと、n型だ、p型だ、といってもさっぱり判らないもんです。ここに書いた以上に、くだいて説明することは、まずできないんだから。 もうそろそろ午前3時だから、この辺で。 ThanksImg 質問者からのお礼コメント 長々とほんとにありがとうございます!! 助かりました♪ また何かありましたらよろしくお願いいたします♪ お礼日時: 2012/12/11 9:56 その他の回答(1件) すみませんわかりません 1人 がナイス!しています
工学/半導体工学 キャリア密度及びフェルミ準位 † 伝導帯中の電子密度 † 価電子帯の正孔密度 † 真性キャリア密度 † 真性半導体におけるキャリア密度を と表し、これを特に真性キャリア密度と言う。真性半導体中の電子及び正孔は対生成されるので、以下の関係が成り立つ。 上記式は不純物に関係なく熱平衡状態において一定であり、これを半導体の熱平衡状態における質量作用の法則という。また、この式に伝導体における電子密度及び価電子帯における正孔密度の式を代入すると、以下のようになる。 上記式から真性キャリア密度は半導体の種類(エネルギーギャップ)と温度のみによって定まることが分かる。 真性フェルミ準位 † 真性半導体における電子密度及び正孔密度 † 外因性半導体のキャリア密度 †
MOS-FET 3. 接合形FET 4. サイリスタ 5. フォトダイオード 正答:2 国-21-PM-13 半導体について正しいのはどれか。 a. 温度が上昇しても抵抗は変化しない。 b. 不純物を含まない半導体を真性半導体と呼ぶ。 c. Siに第3族のGaを加えるとp形半導体になる。 d. n形半導体の多数キャリアは正孔(ホール)である。 e. pn接合は発振作用を示す。 国-6-PM-23 a. バイポーラトランジスタを用いて信号の増幅が行える。 b. FETを用いて論理回路は構成できない。 c. 演算増幅器は論理演算回路を集積して作られている。 d. 論理回路と抵抗、コンデンサを用いて能動フィルタを構成する。 e. C-MOS論理回路の特徴の一つは消費電力が小さいことである。 国-18-PM-12 トランジスタについて誤っているのはどれか。(電子工学) 1. インピーダンス変換回路はコレクタ接地で作ることができる。 2. FETは高入力インピーダンスの回路を実現できる。 3. FETは入力電流で出力電流を制御する素子である。 4. MOSFETは金属一酸化膜一半導体の構造をもつ。 5. FETはユニポーラトランジスタともいう。 国-27-AM-51 a. ホール効果が大きい半導体は磁気センサに利用される。 b. ダイオードのアノードにカソードよりも高い電圧を加えると電流は順方向に流れる。 c. p形半導体の多数牛ヤリアは電子である。 d. MOSFETの入力インピ-ダンスはバイポーラトランジスタに比べて小さい。 e. 金属の導電率は温度が高くなると増加する。 国-8-PM-21 a. 金属に電界をかけると電界に比例するドリフト電流が流れる。 b. pn接合はオームの法則が成立する二端子の線形素子である。 c. 電子と正孔とが再結合するときはエネルギーを吸収する。 d. バイポーラトランジスタは電子または正孔の1種類のキャリアを利用するものである。 e. FETの特徴はゲート入力抵抗がきわめて高いことである。 国-19-PM-16 図の回路について正しいのはどれか。ただし、Aは理想増幅器とする。(電子工学) a. 入力インピーダンスは大きい。 b. 入力と出力は逆位相である。 c. 反転増幅回路である。 d. 入力は正電圧でなければならない。 e. 入力電圧の1倍が出力される。 国-16-PM-12 1.
FETの種類として接合形とMOS形とがある。 2. FETはユニポーラトランジスタとも呼ばれる。 3. バイポーラトランジスタでは正孔と電子とで電流が形成される。 4. バイポーラトランジスタにはpnp形とnpn形とがある。 5. FETの入力インピーダンスはバイポーラトランジスタより低い。 類似問題を見る
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