【分類】
物質を「電気の通りやすさ」で分類すると3つに大別されます。
①電気を通す物質である「導体」は、金銀銅、鉄、アルミなど。
②電気を通さない物質である「絶縁体」は、ガラス、ゴム、油、プラスチック、ダイヤモンドなど。
③電気を通したり通さなかったりする物質である「半導体」は、シリコン、ゲルマニウム、など。
【条件】
半導体は「温度・不純物・光」などによって電気の通りやすさが変わる。
電気を通しやすくするには、温度を高くする、特定の不純物を加える、光をあてる。
電気を通しにくくするには、温度を低くくする、不純物を取り除く、光をさえぎる。
【主原料】
半導体の中で「シリコン」が最も使われています。
シリコンは、地球上で二番目に多い元素であるため「材料不足に陥りにくい」のが選ばれる理由である。
また「微細な加工もしやすい」ためシリコンを純度99.999999999%(イレブンナイン)にして、電気をほとんど通させないことや特定の物質を少し混ぜ込んで電気を通しやすくするのことも可能です。
【部品】
シリコンに特定の不純物を少し混ぜ込むことで、電子を移動しやすくした「n型半導体」と、電子を受け取りやすくした「p型半導体」がある。
例えば「n型」は、リンを混ぜて電子を余らせることで、他原子に余った電子を移しやすくしており「p型」は、ホウ素を混ぜて電子を不足させることで、他原子から電子を受け取りやすくした。
名前の由来は、電子が余る「n型」はマイナス電荷を持つのでnegativeの頭文字を取っており、電子が足りない「p型」はプラス電荷を持つのでpositiveの頭文字を取っている。
そして「この2つを組み合わせる」ことで様々な部品が作られています。
例えば、電気の流れを一方向にして逆流を防ぐ「ダイオード」や、電流のon/offをスイッチさせる「トランジスタ」などが作られている。
【活用方法】
電流のON/OFFができるトランジスタを利用してON=1 / OFF=2と「数字変換する」ことで、デジタルの世界で活用ができます。
デジタルの世界は、二進法により全てを１と０だけで表現しているため、高速でスイッチを切り替えることで、膨大なデータを処理する「コンピュータの頭脳」として使われている。
【半導体チップ】
大量のトランジスタを詰め込んだプラスチック板で構成されている。
そのため、性能UPのカギは基盤の上にトランジスタを小さくして詰め込んでいく「集積化」にあり、トランジスタの数が増えるだけでなく電子回路が短くなるため処理速度が上がっていく。
計算するための「プロセッサ」や保存をするための「メモリ」などがあります。