物理学用語辞典/半導体物理用語集

空乏層(depletion layer)

空乏層とは、pn接合面付近のキャリアが存在しない領域をいう。

p型半導体では正孔(ホール)が、n型半導体では自由電子が余剰である。

これら、p型半導体とn型半導体を接触させたとしよう。
接触といってもただ、くっつけただけではない。それぞれの半導体を構成している原子を共有結合させ、切れ目のない結晶として一体化させるのだ。
このような接触面をpn接合という。

一体化させることにより、n型半導体中の自由電子が、p型半導体中へ拡散してくる。
n型半導体中では自由電子が混み合っているので、p型半導体中へ押し出されてきたイメージを描くと分かりやすい。

同様にホールがp型半導体中からn型半導体中へ拡散してくる。 ホールはもともと電子が抜けた穴だ。

拡散してきた自由電子とホールがpn接合面で出会うと、自由電子がホールにはまり込み(再結合という）、自由電子でなくなる。ホールも電子で埋まる。つまりキャリアがなくなるのだ。

余談

「電子とホールが消滅する」という表現を見かけるがこれは誤解だ。 ホールとはもともと電子がいた場所である。 そこへ自由電子が落ち込んで、自由に動けなくなっただけのことだ。 電子が自由電子でなくなっただけであり、電子そのものが存在しなくなったのではない。

pn接合面付近のキャリアが存在しない領域を空乏層という。空乏層には電荷がないのだ。

2005/06/01

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