真性半導体（しんせいはんどうたい）とは、不純物を添加していない純粋な半導体のことを指す。英語名 (intrinsic semiconductor) からi型半導体と呼ばれることもある。
目次
1 特徴
1.1 キャリア密度
1.2 フェルミ準位
1.3 キャリア移動度
1.4 ドーピング
2 関連項目
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ドーピングされている場合は、ドーパントの密度で決まるキャリア密度も、真性半導体の場合、不純物密度でなく、材質そのものからキャリア密度が決定される。このキャリア密度を真性キャリア密度(ni)という。この真性キャリア密度は非常に低い値(〜1010 /cm3)である。これは、通常のドーピングで得られるキャリア密度より約10桁近く低い値であるため、通常半導体を使用する場合ドーピングされる場合が多い。
真性半導体のホール密度pと電子密度nは、の関係が成立する(NCは伝導帯の電子密度、NVは価電子帯のホール密度である)。
ドーピングされている場合、フェルミ準位は、そのドナー準位やアクセプタ準位近傍に存在するが、真性半導体では、禁制帯のバンドのほぼ中央に位置する。 伝導帯のエネルギーをEC、価電子帯のエネルギーをEV、電子とホールの有効質量をme、mhとした場合、真性半導体のフェルミ準位のエネルギーEiは
の形で表記される。
真性半導体では、不純物のドーピングがされていないため、キャリアはイオン化不純物散乱の影響を受けない。その結果、ドーピングされている際と比較して、非常に高移動度を示す。しかし、前述のように真性半導体ではキャリア密度が非常に低いため、これを利用した用途は限定される。ヘテロ構造による二次元電子ガスを利用した半導体素子(例えば、HEMT)の様な用途がある。
真性半導体ではキャリア密度が低いため、一般には、真性半導体に不純物をドーピングした不純物半導体(外因性半導体)が使用される。この不純物半導体では、ドナーもしくはアクセプタの熱励起によるキャリアが伝導に寄与する。これは、キャリアがホール（正孔）のP型半導体、キャリアが電子のN型半導体に大別される。 キャリアの種類は、不純物元素の最外殻電子の数に依存する場合が多く、最外殻電子が4より大きい時はN型半導体、最外殻電子が4より小さい場合はP型半導体になることが多い。シリコンの場合、リン、ヒ素をドーピングした場合N型半導体に、ホウ素をドーピングした場合P型半導体になる。
表・話・編・歴半導体 （カテゴリ）
分類P型半導体 - N型半導体 - 真性半導体 - 不純物半導体
種類窒化物半導体 - 酸化物半導体 - アモルファス半導体 - 磁性半導体
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カテゴリ: 半導体 | 電磁気学 | 固体物理学
更新日時:2008年2月1日(金)18:14
取得日時:2008/07/26 23:23