• 英文タイトル： Global Semiconductor Materials Market 2018 by Manufacturers, Regions, Type and Application, Forecast to 2023. 「半導体は何で出来ている？. RosenscholdがAnnalen der Physik und Chemieに記述しており[10][11]、アーサー・シュスターは電線の表面の酸化銅の被膜に整流作用があることを発見していた。, 1878年にエドウィン・ホールは磁場のない時には等電位の部分が、磁場を印加すると電位差（ホール電圧）を生じるホール効果を発見した。, 1880年にアレクサンダー・グラハム・ベルはセレンの感光特性を光線電話に使用した。, 1883年に低効率で作動する太陽電池はCharles Frittsによってセレンを塗布して金メッキを施した金属板を使用して製造された。これは1930年代以降、露出計として1970年代まで市販された[13]。, 1904年に硫化鉛製の高周波の点接触検波器の整流素子はジャガディッシュ・チャンドラ・ボースによって天然の方鉛鉱を使用した鉱石検波器として製造された。これは初期の鉱石ラジオに使用されて普及した。しかし、当時は作動の原理が不明で改良の方法も不明だった。, 1906年にH.J. 電圧に応じて電子とは逆方向へ流れる。移動度は電子に比べて劣る。バンド構造で言えば、ドーパント原子は禁制帯の下端付近にアクセプター準位と呼ばれる空の準位を形成し、アクセプター準位へ価電子帯から熱エネルギーによって価電子が励起されることで、価電子帯に正孔が生じる。フェルミ準位は禁制帯中のアクセプター準位に近い位置になる。, 1821年にトーマス・ゼーベックは半導体の特性の一つである熱電変換効果を発見した。, 1839年にマイケル・ファラデーは硫化銀を加熱すると導電性が増し、冷やすと伝導性が低下する現象を発見した[8]。, 1839年にアレクサンドル・エドモン・ベクレルは薄い塩化銀で覆われた白金の電極を電解液に浸したものに光を照射時に電流が生じる光電効果を発見した。, 1873年にウィロビー・スミスは光を照射するとセレンの電気抵抗が低下する事を発見した[9]。, 1874年にフェルディナント・ブラウンは硫化金属の伝導性と整流作用を観測したが、この効果は1835年に既にM.A. その分子構造が単一のタイプの原子で構成されているそれらの要素はありますか。このタイプの真性半導体には、シリコとゲルマニウムがあります。. 半導体材料の世界市場予測 2023年：メーカー別、地域別、種類・用途別. 整流機能を有するダイオード、増幅機能を有するトランジスタ、スイッチング機能を有するサイリスタが基本的な種類である。 バンド構造で言えば通常、ドーパント原子は禁制帯の上端付近にドナー準位を形成し、そこから熱エネルギーにて伝導帯へ励起される。フェルミ準位は禁制帯中のドナー準位に近い位置になる。, 電圧がかけられると正孔の移動によって電荷が運ばれる半導体である。価数の少ない元素をドーピングすることで作られる。例えばシリコン（4価）の結晶にホウ素などの3価の原子を混ぜることでp型となる。, 電子が伝導帯側に遷移して価電子帯側の電子が不足することで生じる電子軌道上の空隙が正孔となる。結晶の原子同士間の自由電子が隣の正孔に移動することで正孔の位置は自由に移動でき、 「ハイパスフィルタ」や「ローパスフィルタ」などがあります。, 一般に、電気信号を増幅させるための機器や装置を「アンプリファイアー（Amplifier）」または「アンプ」と言いますが、それを組み込んだ集積回路を「アンプIC」と呼びます。, 電源から電力を供給され、入力信号よりも大きなエネルギーの出力信号を得るためのものです。電気信号のエネルギーを大きくするほかに、発振回路や演算回路にも活用されています。, 完成した製品の論理構造をプログラミングによって変更できる特徴をもった「LSI（大規模集積回路）」の総称です。, 開発、製造期間を短縮できたり、コストを抑えて個別用途に特化させたりすることなどが可能になります。, 「PLD」には、「CPLD（Complex Programmable Logic Device）」や「FPGA（Field Programmable Gate Array）」などの種類があります。, コンピュータの中でデータの演算処理を行う装置のことを呼び、コンピュータの頭脳部分と言えます。, 「制御装置」「演算装置」「記憶装置」「入力装置」「出力装置」をコンピュータの五大要素と言い、「CPU」はその一つとなります。, 一度に扱うことのできるデータの量と、データを出し入れするスピードによってコンピュータの処理性能が決定します。, 「CPU」の設計においては「Intel社」が最大手として有名で、「Pentium」や「Celeron」などの製品が代表的です。また、「AMD社」の「Athlon」シリーズも勢力を伸ばしてきています。, タグ:CPUPLDアクティブフィルタアンプICコンデンサダイオードトランジスタメモリ仕組みと原理について半導体とは, モータードライバLSI評価ツール｢RAGU®｣ ―複雑な機器構成不要、PCのみで評価可能_ROHM, 「LSI（Large Scale Integrated Circuit：大規模集積回路）」, 「CMOS（Complementary Metal Oxide Semiconductor：相補性金属酸化膜半導体）イメージセンサ」. 代表的な半導体の材料であるシリコン(Si)やゲルマニウム(Ge)は、純粋な結晶では絶縁体に近い物質(真性半導体)ですが、わずかな不純物を添加することで、電気抵抗が大きく低下し導体に変化します。添加する不純物の種類によって、n型半導体とp型半導体を作る事が出来ます。 半導体製造プロセスにおいて、チップは耐久性と機能性を確保するためテストされます。回路設計者が指定するチップ試験に応じて様々な種類のテストソケットが使用されています。近年、高機能プラスチックへの要求と需要はますます増え続けています。 半導体とひと言で言ってもさまざまな物がありますが、その果たす機能などに分類してみます。まず、「集積度」で分類してみます。, 「IC（Integrated Circuits：半導体集積回路）」とは、トランジスタやコンデンサ、抵抗などを一つの回路に集めた（集積した）ものです。, 高集積化することにより、機能を小型化したり、さまざまな機能を同時に実現したりすることができるようになりました。, そして、「IC」の集積度をさらに高め、一つの「IC」に1000個以上の素子を収めたものが「LSI（Large Scale Integrated Circuit：大規模集積回路）」です。, その中でも、複数の「LSI」で構成していたシステム機能を一つの「IC」に全て収めたものを「システムLSI」と呼びます。, 「システムLSI」の実現により、製品の低価格化、小型化、高性能化が可能となりました。現在では、たった数個の「LSI」で製品の機能を実現しており、「システムLSI」は製品の心臓部となっています。, また、スマートフォン等に使用されているカメラには、「CMOS（Complementary Metal Oxide Semiconductor：相補性金属酸化膜半導体）イメージセンサ」が使用されています。, これは、人間の眼の網膜と似ている機能を果たしていて、カメラで撮影する被写体をセンサの受光面に結像させ、その像の光の明暗を電気信号に変換し、その信号を読みだすことで画像を映し出すことができる半導体です。, 以前は、「CCD（Change Coupled Device）イメージセンサ」が主流でしたが、技術の進歩により、小型で消費電力も低く、低価格で生産できる「CMOSイメージセンサ」がシェアを広げています。, 「CPU（中央処理装置）」が高速にアクセスできる半導体記憶装置のことで、コンピュータの性能を大きく左右します。, ただし、「メモリ」は半導体素子を利用して電気的に記録しているため、機器の電源を切ると内容が失われるという欠点があります。, この難点を補うために、コンピュータには外部記憶装置として「ハードディスク」などを装備しているのが一般的です。, つまり、「メモリ」の性能が良いコンピュータでは情報処理の能力が高く、「ハードディスク」の性能が良いコンピュータでは多くの情報を保存しておくことができるということです。, 「ダイオード」によって、家庭用電源から流れる交流電流を直流電流にしたり、製品内での電流の逆流を防いだりすることができます。, その他に、回路内の電圧を一定に保って電圧がかかり過ぎることから回路を保護したり、ラジオなどの無線信号から音声信号を取り出したりすることができます。, 電気の流れをコントロールする部品で、いろんな電子回路に利用されるとても重要な部品です。, 「トランジスタ」よって、小さな電気信号を増幅させたり、信号によって電気を流したり止めたりすることができます。, この「トランジスタ」が開発されるまでの電子機器には「真空管」が使われていました。小型化が難しかった「真空管」に代わって「トランジスタ」が開発されたことによって、電子機器を小型化、高性能化させることができるようになりました。, 真空管ラジオやブラウン管テレビなどに代わり、携帯用ラジオや薄型液晶テレビが開発できるようになったのもこのためです。, そして、昔は一部屋を占領するほど大きかったコンピュータを手のひらサイズにまで小型化できたのも「トランジスタ」のおかげです。, 高調波電流に対し、逆位相の電流を流して高調波電流を打ち消す機能を持つフィルタのことです。高調波とは、交流のひずみ波のことです。この高調波は電気回路に悪影響を及ぼすので、電気設備の不具合を誘発する恐れがあります。そのため、高調波対策として「アクティブフィルタ」が用いられます。 真性半導体 . 半導体・特殊材料ガスウェブカタログをオープンしました。. 半導体材料 シリコンについて. 存在する不純物および異なる環境刺激に対するそれらの物理的応答に応じて、さまざまな種類の半導体材料があります。. 半導体デバイスは、応用分野の拡大と電子機器の進化に伴い、多くの種類が生まれました。. 太陽光発電や風力発電の普及、電気自動車の開発加速などにより、パワー半導体の需要が増加しています。. 「第1章 半導体の基礎」のPDFダウンロード. ファンデルワールス結合した層状物質からの2次元（2D）結晶の単離は、エレクトロニクス、フォトニック、およびエネルギーデバイスへの応用に向けた材料研究に大きな進歩をもたらしています1–5。これらの用途では、現実的な規模での製造および利用を可能にするため、大面積および大量の能動素子材料が必要になります。特に、従来のエネルギー生成、輸送、および貯蔵デバイスは、グラフェンのような導電性電極材料、または遷移金属カルコゲナイド（TMDC：transition metal dichalcogenide）な … ウエアラブル端末は、多機能化や高機能化が進む中で、国内外で高い成長が期待されている。電子部品メーカー各社は、同端末の進化に照準を合わせた技術開発を推進している。一方、半導体材料は、第5世代移動通信規格5gの進展や自動車の電動化などに合わせ、次世代半導体プロセス材料や … 半導体・特殊材料ガス 大陽日酸株式会社**. 半導体（はんどうたい、英: semiconductor）[1]とは、電気伝導性の良い金属などの導体（良導体）と電気抵抗率の大きい絶縁体(不導体)の中間的な抵抗率をもつ物質を言う[2]。代表的なものとしては元素半導体のケイ素（Si）、ゲルマニウム(Ge)、化合物半導体のヒ化ガリウム(GaAs)、リン化ガリウム(GaP)、リン化インジウム(InP)などがある。, 金属などの導体とゴムなどの絶縁体の中間の抵抗率を持つ物質を半導体（semiconductor）と呼ぶ。半導体は不純物の導入や熱や光、磁場、電圧、電流、放射線などの影響でその導電性が顕著に変わるという特徴を持つ[4]が、これらの特徴は固体のバンド理論によって説明される。, なお、バンド理論を用いれば、半導体とは、価電子帯を埋める電子の状態は完全に詰まっている（充満帯である）ものの、禁制帯を挟んで、伝導帯を埋める電子の状態は存在しない（空帯である）物質として定義される[5]。, 一般的に、抵抗は電流と電圧に関して比例的な関係を満たす、すなわちオームの法則が成り立つことからオーム性抵抗（ohmic resistance）と呼ばれる[6]。一方、電気回路においては、非オーム性抵抗素子はオーム性抵抗素子に劣らず重要である。, 半導体が重要視される性質の一つは、半導体と金属、または半導体同士を適当に接触させることでさまざまな非オーム性抵抗が得られることにある[7]。, 具体的には、p型半導体とn型半導体をpn接合したダイオードや、n型半導体をp型半導体で挟んだ、もしくはp型半導体をn型半導体で挟んだトランジスタなどがある。太陽電池もpn接合を用いている。, 室温では、キャリアが不純物原子から受ける束縛を離れて結晶中を動ける状態にある。言い方を変えれば、ドナーとアクセプターの原子は多くがイオン化しているが、温度が低下すると熱励起も弱くなり、不純物原子のクーロン引力による束縛の影響が相対的に大きくなる。キャリアが束縛を離れている温度の領域を飽和領域、あるいは出払い領域といい、キャリアが束縛を受ける温度領域を不純物領域という。また、温度を上昇させると価電子までもが熱励起され、キャリアの供給源となり、この温度領域を真性領域と呼ぶ。半導体素子として利用する場合は飽和領域が利用される。, 逆バイアスされたpn接合などにおいて温度が上がりすぎると、キャリアの増加で電流が増加し、その抵抗発熱でさらに温度が上がる熱暴走が発生する。, 不純物や格子欠陥を全く含まない半導体を真性半導体（intrinsic semiconductor）と呼ぶ。真性半導体は、そのフェルミ準位は禁制帯の中央に位置し、全温度領域においてキャリアは価電子帯のエネルギーレベルにある電子の励起によってのみ供給されることから、電子回路に用いるような半導体素子としては使い難い。, 半導体素子として用いることができるような半導体は、真性半導体にドーパントと呼ばれる微量の添加物を混ぜて不純物半導体とする（ドープする）ことで作成する。このドープによって、半導体のキャリアである電子または正孔の密度が変化することとなるが、伝導現象を支配するキャリアとして電子が優勢である半導体をn型半導体（negative semiconductor）、逆に正孔が優勢なものをp型半導体（positive semiconductor）と呼ぶ。このような優勢なキャリアを多数キャリア（majority carrier）、逆に劣勢なキャリアを少数キャリア（minority carrier）と呼ぶ。n型半導体での多数キャリアは電子、少数キャリアは正孔である。p型半導体での多数キャリアは正孔、少数キャリアは電子である。 • レポートコード：C-GIR015811. パワー半導体の役割と種類―研究の進む次世代の半導体材料. Holdenは半導体増幅器の開発に着手した。, 1941年頃に最初のシリコン内のpn接合はRussell Ohlによって発見された。, 1947年11月17日から1947年12月23日にかけてベル研究所でゲルマニウムのトランジスタの実験を試み、1947年12月16日に増幅作用が確認された[15]。増幅作用の発見から1週間後の1947年12月23日がベル研究所の公式発明日となる。特許出願は、1948年2月26日にウェスタン・エレクトリック社によってジョン・バーディーンとウォルター・ブラッテンの名前で出願された[16]。同年6月30日に新聞で発表された[15]。この素子の名称はTransfer Resistorの略称で、社内で公募され、キャリアの注入でエミッターからコレクターへ電荷が移動する電流駆動型デバイスが入力と出力の間の転送（transfer）する抵抗（resistor）であることから、J.R.Pierseが「trans-sistor」としたことに由来する[15]。, 第二次世界大戦中にレーダーの開発に従事したドイツ人技術者のHerbert MataréとHeinrich Welker達が戦後にフランスのウェスティングハウスの子会社に勤務して半導体の機能の研究を進めており[17]、ゲルマニウム上で点接触の電極間での増幅作用を観測していた。ベル研究所が"トランジスタ"を発表後、まもなくMataréのグループは彼らの"Transistron"増幅器を発表した[18][19]。, 1948年6月26日にウィリアム・ショックレーはバイポーラトランジスタの特許を出願した[20]。, 日本国内ではトランジスタの開発のニュースが1948年中頃に伝わり、1948年10月には東北大学の渡辺寧、東京大学の久保、電気試験所、東芝、日本電気、日立などの研究者によるトランジスタ勉強会がスタートした。この勉強会は1949年4月には日本電子機械工業会（EIAJ）の文部省研究費によるトランシスタ研究連絡会に発展した[21]。1948年11月には日本電気の小林正次によって無線と実験誌に日本で最初のトランジスタに関する解説記事が掲載された[22]。続いて日本物理学会誌の1949年7-8月号に東京大学の山下次郎、澁谷元一による解説論文が発表された[23]。この時点では、バイポーラトランジスタの動作原理は日米ともにまだ完全には理解されていなかった。, 1950年4月3日には東京工業大学で開催された日本物理学会分科会で、トランジスタに関する日本で最初のシンポジウムが開催され、電気試験所から分割された逓信省電気通信研究所の岩瀬、浅川は、高純度ゲルマニウム単結晶を使用した点接触型トランジスタの試作、動作確認に日本で初めて成功した[21]。, 1952年5月7日に集積回路の原型はイギリスのレーダー科学者ジェフリー・ダマー（英語版）によって概念が発表されたものの、当時は製造技術が未熟で実現には至らなかった。その後、テキサス・インスツルメンツのジャック・キルビーによって「Miniaturized electronic circuits」は1959年2月に出願され、1964年6月にアメリカ合衆国特許第3,138,743号が登録された。フェアチャイルドセミコンダクターのロバート・ノイスの考案した「Semiconductor device-and-lead structure」は1959年7月に出願され、1961年4月にアメリカ合衆国特許第2,981,877号が登録された。, 1954年1月に神戸工業（現在の富士通テン）から合金接合型のゲルマニウムトランジスタが発売され、同年7月にはソニーから成長接合型ゲルマニウムトランジスタが発売された[24]。成長接合型トランジスタの不良品を調査する過程で江崎玲於奈によってエサキダイオードが開発された[25][26]。, 1959年にはフェアチャイルド・セミコンダクターでプレーナー技術が開発された[27][28]。プレーナー技術は後に集積回路で使用される。, 1960年代の初頭にはウェスティングハウスが当時、テキサスインスツルメンツ(TI)、フェアチャイルドとは独立して「Molectronics」という名称の集積回路の開発を進めていて1960年2月にSemiconductor Product誌に掲載された記事に触発されて電気試験所でも同年12月に見方次第ではマルチチップ構造のハイブリッドICともいえるゲルマニウムのペレット3個を約1 cm角の樹脂容器に平行に配列した集積回路の試作に成功した[29][30]。, なお、「半導体」の名称は、英語 "semiconductor" の "semi-" ＝「半分」と "conductor" ＝「導体」に基づいたものである。, http://www.nit.eu/czasopisma/JTIT/2010/1/3.pdf, http://www.shmj.or.jp/museum2010/exhibi340.htm, http://www.shmj.or.jp/museum2010/exhibi310.html, http://www.shmj.or.jp/museum2010/exhibi302.htm, http://www.shmj.or.jp/museum2010/exhibi305.htm, http://www.shmj.or.jp/shimura/ssis_shimura2_06.htm, http://www.shmj.or.jp/shimura/shimura_J_L/shimura2_06_3L.jpg, https://ja.wikipedia.org/w/index.php?title=半導体&oldid=82327828. 半導体素子（はんどうたいそし、英: semiconductor device）とは、半導体の電気的特性を利用して作られる、素子と呼ばれる電気回路の構成要素である。. 地球上にある92種類の元素のうち、半導体として働けるものはシリコン、ゲルマニウム、セレン等の数種類しかありません。中でもシリコンは半導体材料として極めて安定しており、現在半導体の材料はほとんどシリコンが使われています。 化合物半導体とは 半導体とひと言で言ってもさまざまな物がありますが、その果たす機能などに分類してみます。. ここでは、その半導体に最も多く使われている素材、シリコン（元素記号＝Si）について解説します。. 半導体. 半導体の種類について. 2011.07.01. 半導体（はんどうたい、英: semiconductor） とは、電気伝導性の良い金属などの導体（良導体）と電気抵抗率の大きい絶縁体(不導体)の中間的な抵抗率をもつ物質を言う 。代表的なものとしては元素半導体のケイ素（Si）、ゲルマニウム(Ge)、化合物半導体のヒ化ガリウム(GaAs)、リン化ガリウム(GaP)、リン化インジウム(InP)などがある。 地球上には、天然で存在するものだけでも 90 種類ほどの元素があります。. HilschとR. 半導体材料 シリコンについて 日本語でケイ素と呼ばれるシリコン。その構造や特徴についてご紹介します。 半導体の歴史 整流器やトランジスタの発明に始まる、半導体発展の歴史をわかりやすく解説します。 ic（集積回路）について 」主な半導体材料や次世代の材料を紹介. 半導体を用いた電子部品のことを、 半導体デバイス といいます。. 半導体デバイスの種類. Roundは炭化珪素の結晶に電流を印加すると発光する現象を観測した。これは発光ダイオードの原型だった。, 1922年にオレク・ロシェフも類似の現象を観測したが、当時はこの効果を実用化することができなかった。酸化銅とセレンを使用した電力整流器は1920年代に開発され、真空管整流器が普及するまで商業的に重要だった[12][13]。, 1922年にオレク・ロシェフは2接点式の負性抵抗増幅器を無線のために開発したが、彼はレニングラード包囲戦の犠牲になった。, 第二次世界大戦前に赤外線の検出と光無線通信を目的とした素子が硫化鉛とセレン化鉛の材料で研究された。これらの素子は船舶や航空機の熱紋の捕捉と音声通話のために使用された。, およそ4000 MHz以上の周波数帯域では当時入手可能だった真空管では機能しなかったので点接触鉱石検波器はマイクロ波帯域を使用するレーダーの受信装置で使用された。戦争中には検波器を開発するために適した高純度のシリコン材料を製造するための研究開発が進められた[13]。, 検波器と電力整流器には信号の増幅は不可能だった。半導体増幅器の開発に多くの労力が費やされたが半導体材料への理論的な限界により失敗した[13]。, 1926年にJulius Edgar Lilienfeldは近代的な電界効果トランジスタの特許を取得したが、当時は実現しなかった[14]。, 1930年代には理論的には半導体による増幅器の出現はある程度予想されていたものの、実験の結果は芳しくなかった。これは当時の半導体の純度が低かったためで、半導体増幅器を実現するためには1950年代のゾーンメルト法の開発を待たなければならなかった。, 1935年にO.Heilは半導体抵抗を面電極によって制御するMOSFETに類似の素子の特許を出願した。半導体（Te2、I2、Co2O3、V2O5 等）の両端に電極を取付け、その半導体上面に制御用電極を半導体ときわめて接近するが互いに接触しないように配置してこの電位を変化して半導体の抵抗を変化させることにより、増幅された信号を外部回路に取り出す素子だった。R. パソコンやテレビ、スマートフォンやデジタルカメラ、さらにICカードなど身近な電気製品に幅広く使われている半導体。. なお、p型半導体やn型半導体はドーピングしなければ作れないというわけではない。カーボンナノチューブはP型半導体として知られている。, n型半導体（negative semiconductor）とは、電圧がかけられると伝導電子や自由電子、ほとんど自由な電子とも呼ばれる電子の移動によって電荷が運ばれる半導体である。価数の多い元素をドーピングすることで作られる。例えばシリコンやゲルマニウム（4価の元素）の結晶に、ヒ素などの5価の原子を混ぜることでn型となる。, 不純物の導入によって生成されたキャリアは、導入された不純物原子から受けるクーロン引力により束縛される。ただしその束縛は弱く、ゲルマニウムのn型半導体では、電子束縛エネルギー = -0.01 eV、ボーア半径 = 4.2 nm 程度であるため、結晶内の原子間距離 0.25 nm、室温での熱励起は約 0.025 eV 程度では単独原子の束縛を離れて結晶の原子同士間を自由に動き、これらの原子は互いの電子を共有する状態となる。 W. Pohlは1938年にKBr結晶とPt電極で形成した整流器のKBr結晶内に格子電極を埋め込んだ真空管の制御電極の構造を使用した素子構造で、このデバイスで初めて制御電極（格子電極として結晶内に埋め込んだ電極）に流した電流0.02 mA に対して陽極電流の変化0.4 mAの増幅を確認している。このデバイスは電子流の他にイオン電流の寄与もあって、素子の遮断周波数が1 Hz程度で実用上は低すぎた[15][13]。, 1938年にベル研究所のウィリアム・ショックレーとA. しかし そのうち半導体として使える素材はごくわずかです 。.
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