石くれと砂粒の世界

　ダブルヘテロ接合とはヘテロ接合が二重になっていることを意味します。ＧａＡｓとＡｌＧａＡｓのヘテロ接合を例にとれば、ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓとかＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓというふうに積層するとヘテロ接合が二重になるのでこれがダブルヘテロ接合になります。 ...続きを見る

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　ＬＥＤの第１の課題である高輝度化のために採用された素子構造はいろいろありますが、もっとも基本的なものは発光層の構造です。今回の内容はこのブログの初期の頃に書いたものと重複しますが、話の進め方の都合上、もう一度記しておきます。 ...続きを見る

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　ここ数年で発光ダイオード（ＬＥＤ）を使った照明器具は急速に普及してきました。このことはＬＥＤの多くの技術課題が解決されたことを意味します。これまで取り組まれてきたこのような技術課題を整理すると、それがＬＥＤを形作っている要素技術になると考えられます。今後このような要素技術を一つ一つ取り上げて行きたいので、まずはそれらを整理します。 ...続きを見る

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　発光ダイオードは基本的には単純な半導体ｐｎ接合からできています。このｐｎ接合のｐ側とｎ側の半導体にそれぞれ電極を着けてあります。この電極に電源をつないでｐｎ接合に電流を流すと発光が起きます。 ...続きを見る

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　予告しましたように発光ダイオードを再度取り上げます。当ブログで最初に扱った発光ダイオードより広く全般にわたって話題にしていくつもりです。 ...続きを見る

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　ここまで長くかかりましたが、半導体の理論の基礎からトランジスタに至るまでが大体終わりました。これはおいおい「電光石科」の方へ移したいと思います。記号の不統一など気になっている点もあるので、その機会に修正したいと思います。 ...続きを見る

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　MOSFETがバイポーラトランジスタと決定的に違う点は、端子の一つであるゲート電極に電流が流れないことです。そのためバイポーラトランジスタのような電流増幅率が定義できません。 ...続きを見る

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　ＭＯＳＦＥＴの動作原理についてはすでに説明しているので、詳細は繰り返しません（http://denkou.cdx.jp/Ele/E1/EF1_1.html　参照）。要は前回までに紹介したＭＯＳダイオードの動作によって半導体表面が空乏状態になったり反転状態になったりするのを利用します。ただしＭＯＳダイオードは間に絶縁体が挟まっているので電流を流すことはできません。そこで横方向つまり半導体表面に平行な方向に電流を流すようにします。以下ではこの電流の式を導きます。 ...続きを見る

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　これまでの説明でははっきりと断っていませんでしたが、非常に理想化したものでした。ショットキー接触で扱ったように金属と半導体には通常、仕事関数差がありますが、これも無視してきました。また絶縁体層も絶縁体と半導体の界面も理想的な状態とし、そこにはキャリア以外の電荷はまったく無いとしてきました。今回は実際のＭＯＳ構造がどうなっているかを検討します。 ...続きを見る

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　前回、金属−絶縁体−半導体構造の半導体表面の電荷Qsとψsの関係を求めました。この表面の電荷の状態が実際にどうなっているかを知るにはどうしたらよいでしょうか。 ...続きを見る

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　前回MOS構造では外部電圧によって半導体のバンドの曲がりの状態が種々変わることを説明しました。今回はこれを解析します。 ...続きを見る

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　ここまで半導体同士が接合した場合、金属と半導体が接触した場合を順に考えてきましたが、今回から金属と半導体の間に絶縁体が挟まった構造を取り上げます。金属−絶縁体−半導体構造はMOS構造といった方が通りが良いかも知れません。 ...続きを見る

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　ショットキー接触はショットキーバリアダイオードとかＭＥＳＦＥＴなどには積極的に活用されますが、それ以外はむしろ障壁が小さく整流性のない電極（オーミック電極）が求められます。いずれにしてもショットキー障壁の高さの設定については金属電極の材料選択が重要になります。 ...続きを見る

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　前回、電子の拡散に基づいてショットキー障壁を流れる電流の式を導きました。ところがアメリカの物理学者ベーテ（Hans A. Bethe）はこの考えに異論を唱えました。ショットキー障壁を乗り越えて流れる電子は障壁のところでほとんど衝突したりせずに通過します。拡散現象は多くの電子の衝突を基にしているので、このような理論は適切ではないというわけです。 ...続きを見る

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　金属−半導体接触によってできる障壁はスイス出身（主な研究活動はドイツ）の物理学者ショットキーの業績に因んでショットキー障壁（バリア）と呼ばれています。このショットキーによる理論は「半導体の理論と応用」にも紹介されていますが、以下に説明します。 ...続きを見る

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　これまで半導体同士が接合した場合について扱ってきましたが、今回からは金属と半導体が接触した場合を考えます。これは半導体に電圧をかけたり、電流を流す場合に必ず必要になる電極はもちろん、半導体素子そのものにも応用される重要な組み合わせです。 ...続きを見る

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　電流増幅率αはほぼ１、むしろ１より小さいという前回の結論からはトランジスタによってどうして増幅ができるのかという疑問が起きるかもしれません。しかしトランジスタのなかで電子と正孔の動きによって起きることはこれに付きます。 ...続きを見る

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　トランジスタといえば信号の増幅ができるというのが最大の特徴ですが、その特徴を示す電流増幅率の式を今回は導いてみます。 ...続きを見る

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　前回求めたエミッタ電流、コレクタ電流の式は眺めているだけではまったくイメージが掴めないと思います。今回はこれに具体的数字を当てはめて各式を見直してみます。なお、前回掲載時の式には誤りがありました。既に前回ページは訂正してありますが、ここにも式を再掲します。 ...続きを見る

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　バイポーラトランジスタはｐｎ接合が２つ反対向きに連なっていると見ることができます。エミッタ側のｐｎ接合が順バイアスならば、コレクタ側は逆バイアスになります（図参照）。このエミッタ側ｐｎ接合とコレクタ側ｐｎ接合を流れる電流を求める方法は単独のｐｎ接合の場合と同じです。ただし拡散方程式を解く際の境界条件が異なります。 ...続きを見る

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