真性半導体のエネルギー準位

🧠 真性半導体intrinsic semiconductor 真性半導体（intrinsic semiconductor）intrinsic semiconductor（真性半導体） は不純物を意図的 intentional 意図的（intentional） intentional（意図的） に加えず、熱励起thermal excitation 熱励起（thermal excitation）thermal excitation（熱励起） で電子–正孔 hole 正孔（hole） hole（正孔） 対（electron–hole pair）を等数作る。

熱励起による電子・正孔対

バンドギャップband gap バンドギャップ（band gap）band gap（バンドギャップ） は絶縁体 insulator 絶縁体（insulator） insulator（絶縁体） より小さく、温度上昇により価電子 valence electrons 価電子（valence electrons） valence electrons（価電子） が伝導帯 conduction band 伝導帯（conduction band） conduction band（伝導帯） へ移り、価電子帯valence band 価電子帯（valence band）valence band（価電子帯） に正孔 hole 正孔（hole） hole（正孔） を残す。

flowchart TD
  A["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='thermal excitation'>熱励起</span>"]
  B["電子が<span class='jp-term jp-term-diagram' title='band gap'>バンドギャップ</span>を越える"]
  C["伝導電子と<span class='jp-term jp-term-diagram' title='hole'>正孔</span>が共に伝導"]
  A --> B
  B --> C

真性半導体の担体密度

真性担体濃度intrinsic carrier concentration 真性担体濃度（intrinsic carrier concentration）intrinsic carrier concentration（真性担体濃度） は温度へ強い指数依存性を示す。

温度依存性

導体と異なり、真性半導体intrinsic semiconductor 真性半導体（intrinsic semiconductor）intrinsic semiconductor（真性半導体） の担体数 carrier population 担体数（carrier population） carrier population（担体数） は熱励起 thermal excitation 熱励起（thermal excitation） thermal excitation（熱励起） で増加する。意図的intentional 意図的（intentional）intentional（意図的） に担体数 carrier population 担体数（carrier population） carrier population（担体数） を制御する方法がドーピングdopingドーピング（doping）doping（ドーピング）である。

• 電子と正孔 hole 正孔（hole） hole（正孔） の両方が電流を運ぶ。
• 真性フェルミ準位intrinsic Fermi level 真性フェルミ準位（intrinsic Fermi level）intrinsic Fermi level（真性フェルミ準位） は概ねバンドギャップ band gap バンドギャップ（band gap） band gap（バンドギャップ） 中央。
• 温度上昇で伝導率 conductivity 伝導率（conductivity） conductivity（伝導率） が増える点が金属と対照的。

材料・生体への応用

半導体検出器semiconductor detector 半導体検出器（semiconductor detector）semiconductor detector（半導体検出器） や温度センサー temperature sensor 温度センサー（temperature sensor） temperature sensor（温度センサー） の基本。

真性半導体intrinsic semiconductor 真性半導体（intrinsic semiconductor）intrinsic semiconductor（真性半導体） のバンド構造は、半導体semiconductor 半導体（semiconductor）semiconductor（半導体） ヘテロ接合 heterozygous ヘテロ接合（heterozygous） heterozygous（ヘテロ接合） の光学応答と電場 electric field 電場（electric field） electric field（電場） 依存の導電率を理解する出発点となる。¹²

まとめ

• 真性半導体intrinsic semiconductor 真性半導体（intrinsic semiconductor）intrinsic semiconductor（真性半導体） は不純物を意図的 intentional 意図的（intentional） intentional（意図的） に加えず、熱励起thermal excitation 熱励起（thermal excitation）thermal excitation（熱励起） で電子–正孔 hole 正孔（hole） hole（正孔） 対を等数作る。
• 電子と正孔 hole 正孔（hole） hole（正孔） の両方が電流を運ぶ。
• 半導体検出器semiconductor detector 半導体検出器（semiconductor detector）semiconductor detector（半導体検出器） や温度センサー temperature sensor 温度センサー（temperature sensor） temperature sensor（温度センサー） の基本。