電子デバイス

半導体に電流を流し、これと直角方向に磁界を加えた時、印加電流、磁界と直交する方向に、電圧が発生する現象のこと

z ローレンツ qvB 半導体上面にたまる ホール電界 ローレンツ qvB=qEh qpv vB JB/qp RhJB

半導体の型(Vhが正ならp、負ならn型) キャリア密度(p,n) キャリアの移動度(μH)

半導体試料の厚さをWとおくとVh=EhWより求められ、Vhが正ならp、負ならn型である

フェルミ準位は電子の詰まっているエネルギー的な高さを表したものである。 厳密にはフェルミ準位は物質が絶対零度の時電子の詰まっている最大のエネルギーの高さと定義され、それ以外の時は電子の存在確率が1/2のエネルギーの高さと定義される

p 正孔 n n 自由電子 p 拡散 フェルミ準位 接触電位差 拡散電位 内部電界

pn接合部あたりに存在し、その近くでは正孔、自由電子が来た場合、内部電界により正孔はn型領域、自由電子はp型領域に追いやられ、キャリアの存在しない領域となっている

p型側に正の電荷を印加するとそれぞれの多数キャリアが接合部を通過するための電流は流れるが、 n型側に正の電荷を印加すると多数キャリアがそれぞれp型n型のはしに寄ってしまい、接合部を通過しないため電流はほとんど流れないため電圧電流特性が異なる

写真の通りに

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pn接合に逆方向バイアスを印加し、その電圧の大きさをある値以上に大きくすると急激に電流が流れる現象のこと ツェナー降伏と電子なだれ降伏の2種類ある。

障壁層の幅が薄いため、大きな電界の印加によりそのひずみが大きくなる。 すると禁制帯の幅を通り抜ける電子が現れるため電流が流れる

大きな逆方向電圧が加わると、自由電子がSiやGeの原子と衝突する回数が増加する。 衝突によりSiやGe原子から新たに自由電子や正孔が作られ、これが連鎖的に発生してその結果大電流が流れる

半導体素子内で、外部電界により移動した少数キャリアがその電界を取り除いても残留してしまう現象のこと

ダイオードを電子的なスイッチング素子として活用した時に、早いスイッチング時間で状態が切り替わることが要求され、計算機等に利用する場合、不具合が生じてしまう

2カ所のpn接合から構成されている(pnp型、npn型) ３つの領域(端子)がある 各領域の不純物濃度を段階的に変えており、領域の幅も異なる(Bのみ極端に薄い) E>B>Cの順に不純物濃度が高い

エミッタ E 印加電圧に応じて多数キャリアをベース領域に送り込む役割 　ベース B エミッタ領域から送り込まれた多数キャリアを拡散によってコレクタまで送る役割 　コレクタ C ベース領域からの多数キャリアを集める役割

①vccよりBC間のpn接合に逆方向バイアスが加わるので電流はほとんど流れない ②veeよりeb間のpn接合に順方向バイアスが加わる エミッタ領域はp型なので多数キャリアの正孔がベース領域に移動し、一部は自由電子と再結合し消滅するが大部分はコレクタ領域へ移動する vccの作用により正孔はコレクタ領域へ集められるためコレクタ電流が流れる。

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α=ic/ie β=ic/ib β=α/(1-α)