半導体について知る

あと1週間

セミコンジャパンジャパンまであと1週間。この2週間は半導体の本を読んでいても読んでいるといううちに入らなかったと気づいた本日の早朝。字面を追っていただけでしたね。もう一度きちんとやり直しです。

そこで気になったものが「絶対零度」。なぜ「絶対零度」に行きついたのか?それは「真性半導体のバンド構造」「不純物半導体のバンド構造」を比較した際に伝導帯と価電子帯の間にある禁制帯に存在するフェルミレベルに引っかかってしまったからであります。

★フェルミレベルとは?
電子や正孔の存在確立が2分の1になるエネルギーレベルを表すもので、絶対零度OKでは電子が存在しうる最高のエネルギーレベルに相当するものです。

というものがフェルミレベルというものですが、今ひとつピンとこない。その原因は「絶対零度」でした。零度っていわゆる水が凍ろうとする0℃じゃないの?と思ってしまっていたのですが、そうではないんですね。絶対零度は「寒さの下限」であり、これ以下に冷えるとはないため絶対零度。-273.15℃(セルシウス度)が絶対零度とのこと。そして-273.15℃になると「気体」は消滅するそうです。

水分子は、湯気にも氷にもなりますが、それは水分子が持つ「運動エネルギー」によるもので、温めると運動エネルギーが増えて自由の飛び回り(蒸気)、冷やすと運動エネルギーが減って自由に動けなくなり固体(氷)になる。

ということで―73.15℃になるとエネルギーが0になってしまう、つまりエネルギーが消滅。だからこれ以下はあり得ないということなんですね。

さてエネルギーバンドに話を戻すと、電子はエネルギーが低いバンドから詰まっていきます。この電子が絶対零度で存在することのできる最大のエネルギーのことを「フェルミレベル」というそうです。

それにしても電子って面白いです。電子が面白いというより電子のエネルギー準位が面白いといったほうがいいかもしれません。電子エネルギーは決められた準位に従って移るわけで、裏を返せば自由に好きなように移ることができないんですね。水素のエネルギー準位で例えると、最初のエネルギー準位が-13.6eVであれば、2番目のエネルギー準位は-3.4eV。じゃあその間をとって-9eVとか-7eVとかのエネルギーは持てないということなんですね。だから光などでエネルギーを得ると電子は少しずつエネルギーを得ていくというより、ピョン、ピョンと飛ぶような形でエネルギーを得ていくんですね。個人的にはなんだか管理人さんがよくおっしゃる「成長曲線」的なイメージだなあと感じます。

さて、セミコンジャパンの入場証は入手したものの、どういったブースを回るのかセミナーはどうするのかを全く考えておりませんでしたので慌ててセミナーに申し込みをしました。まだ滑り込みで間に合いましたので良かったです。

あとはどのブースを重点的に回るかの計画も立てていきたいと思います。

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