ドープ半導体の種類

🧠 ドーピングdoping ドーピング（doping）doping（ドーピング） は少量の不純物で担体数 carrier population 担体数（carrier population） carrier population（担体数） を制御し、n型半導体 semiconductor 半導体（semiconductor） semiconductor（半導体） またはp型半導体 semiconductor 半導体（semiconductor） semiconductor（半導体） を作る。

ドナーとアクセプター

ドナーは伝導帯 conduction band 伝導帯（conduction band） conduction band（伝導帯） 近くに電子準位を作り、アクセプターacceptor アクセプター（acceptor）acceptor（アクセプター） は価電子帯 valence band 価電子帯（valence band） valence band（価電子帯） 近くに正孔 hole 正孔（hole） hole（正孔） を作る。多数担体majority carrier 多数担体（majority carrier）majority carrier（多数担体） と少数担体 minority carrier 少数担体（minority carrier） minority carrier（少数担体） を区別する。

flowchart TD
  A["ドナー添加"]
  B["n型で電子増加 / <span class='jp-term jp-term-diagram' title='acceptor'>アクセプター</span>添加"]
  C["p型で<span class='jp-term jp-term-diagram' title='hole'>正孔</span>増加"]
  D["接合デバイス形成"]
  A --> B
  B --> C
  C --> D

n型・p型半導体

熱平衡thermal equilibrium 熱平衡（thermal equilibrium）thermal equilibrium（熱平衡） の質量作用の法則 mass-action law 法則（mass-action law） mass-action law（法則） では一方を増やすと他方が減る。

多数担体とFermi準位

真性半導体intrinsic semiconductor真性半導体（intrinsic semiconductor）intrinsic semiconductor（真性半導体）では電子と正孔 hole 正孔（hole） hole（正孔） が等数だが、ドーピングdoping ドーピング（doping）doping（ドーピング） で多数担体 majority carrier 多数担体（majority carrier） majority carrier（多数担体） を選べる。n型とp型を接合するとpn接合が形成される。

• n型自体が負に帯電するわけではなく全体はほぼ中性。
• ドナーイオンdonor ion ドナーイオン（donor ion）donor ion（ドナーイオン） は電子放出後正の固定電荷 positive fixed charge固定電荷（positive fixed charge） positive fixed charge（固定電荷）。
• フェルミ準位Fermi level フェルミ準位（Fermi level）Fermi level（フェルミ準位） はn型で伝導帯 conduction band 伝導帯（conduction band） conduction band（伝導帯） 側へ移る。

材料・生体への応用

ダイオードdiodeダイオード（diode）diode（ダイオード）、トランジスタtransistorトランジスタ（transistor）transistor（トランジスタ）、放射線検出器radiation detector 放射線検出器（radiation detector）radiation detector（放射線検出器） の材料設計に必須。

ドーピングdoping ドーピング（doping）doping（ドーピング） によるキャリア型の制御は、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） や化学ドーピング doping ドーピング（doping） doping（ドーピング） で作るp-n接合の光電子機能へ直結する。¹²

まとめ

• ドーピングdoping ドーピング（doping）doping（ドーピング） は少量の不純物で担体数 carrier population 担体数（carrier population） carrier population（担体数） を制御し、n型またはp型半導体 semiconductor 半導体（semiconductor） semiconductor（半導体） を作る。
• n型自体が負に帯電するわけではなく全体はほぼ中性。
• ダイオードdiodeダイオード（diode）diode（ダイオード）、トランジスタtransistorトランジスタ（transistor）transistor（トランジスタ）、放射線検出器radiation detector 放射線検出器（radiation detector）radiation detector（放射線検出器） の材料設計に必須。