アクセプタ(acceptor)
真性半導体にⅢ族やⅤ族の元素を混入すると、半導体の電気的特性が顕著に変化する。
混入する元素を不純物という。
不純物には二種類ある。自由電子を供給するドナーと、ホールを供給する(電子が足りない)アクセプタだ。
ドナーを含む不純物半導体をn型半導体、アクセプタを含むとp型半導体という。
| 混入する不純物 | 元素の族 | 放出するキャリア | 不純物を含む半導体の種類 |
| ドナー | Ⅴ族元素 | 自由電子 | n型半導体 |
| アクセプタ | Ⅲ族元素 | 正孔(ホール) | p型半導体 |
Si(シリコン)等、真性半導体を構成する元素は、４個の電子で周囲の元素と共有結合している。
一方、Al(アルミニウム)等Ⅲ族の元素は最外殻に３個の電子を持っている。
この元素を少量、真性半導体に混入すると、周囲のSiと共有結合するが、その中の一つが不完全になる。
最外殻の電子が３個しかないためである。
この不完全な共有結合を補うために、周囲の共有結合から電子が移転してくる。
今度は移転元の共有結合が不完全になるのでさらに他の共有結合から電子が移転してくる。
このように電子の移転が繰り返すごとに、電子の抜けた穴が移動する。
この電子の抜けた穴を正孔(ホール)という。
自由電子を確保し正孔(ホール)を生成する元素をアクセプタという。
自由電子を放出した後のアクセプタは、マイナスの電荷を得たので、マイナスイオンになる。
正孔(ホール)は共有結合に参加していた電子が欠落したものなので、プラスの電荷を持っている。
従って、アクセプタを混入させた半導体中では、自由電子に比較して正孔(ホール)が過剰になる。
(真性半導体において自由電子と正孔(ホール)は同数だ。)
過剰なキャリアを多数キャリアという。
多数キャリアが正孔(ホール)である半導体がp型半導体である。
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2005/06/01
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