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はんどうたい教室

●半導体の仲間たち

MOS(機能上の特色)
速 度 電力消費 集積度
遅い
バイポーラ(機能上の特色)
速 度 電力消費 集積度
速い
メモリ
(記憶素子)
RAM DRAM
SRAM
ROM フラッシュメモリ
EPROM
EEPROM
マスクROM
MCP
(マルチチップパッケージ)
フラッシュメモリ+
SRAM
ロジック
(論理素子)
マイコン 4ビットマイコン
8ビットマイコン
16ビットマイコン
32ビットマイコン
周辺LSI
DSP
ロジック ゲートアレイ
エンベデッドセルアレイ
セルベースIC
画像処理用IC
通信用IC
MOS IC
バイポーラ IC
●半導体の種類
シリコン系 個別半導体 トランジスタ、ダイオード、サイリスタ
半導体集積回路(IC) メモリ、マイコン、ASSP
混成半導体集積回路 ハイブリッドIC
化合物半導体 個別半導体 トランジスタ(GaAs FET、HEMT)
ダイオード(レーザーダイオード、発光ダイオード)
半導体集積回路(IC) GaAs MMIC
混成半導体集積回路 GaAs FETモジュール
デジタル
(計数回路)
メモリ
(記憶素子)
ROM
RAM
ロジック
(論理素子)
TTL
ECL
IIL
アナログ
<リニア>
(線形回路)
産業用アナログ
<リニア>
オペアンプ
コンパレータ
電源レギュレータ
民生用アナログ
<リニア>
VTR用IC
テレビ用IC
オーディオ用IC

※この情報は三菱電機さんから頂いた小冊子を元に構成されています。

バイポーラ IC
MOS IC

半導体集積回路

い
し
や
さ

 『はんどうたい』は、漢字で書くと『半導体』と書きます。エレクトロニクスの部品のことです。
 金属のように電気を通しやすいものを『導体』といいます。また、それとは反対にゴムのように電気を通しにくいものを『絶縁体(ぜつえんたい)』といいます。そして、この両者の中間的性質をもったものが『半導体』で、トランジスタやダイオードなどの電子部品の材料として用いられます。その代表がシリコンなのです。
シリコンとは、ケイ素のことです。地殻のなかに酸素の次に多く含まれている元素で珍しいものではありません。みちばたの石ころにもケイ素が含まれているのです。もちろんそのままでは電子部品の材料にはなりませんから、料理でいう下ごしらえが必要です。
まず、シリコンを多く含んだ原料から余分な混ざり物を取り去って純粋なシリコンをつくります。現在の技術ではなんと99.999999999パーセントという高い純度のシリコンをつくることが可能です。この純粋なシリコンを真性半導体といいます。
しかし、これだけではトランジスタはできません。そのために、真性半導体にインジウムなどの元素を不純物として少し混ぜてやるのです。スイカを食べるとき、塩をかけると甘みが増すように、真性半導体に混ぜ物をするのはあれと同じようなもので、シリコンの不思議な力を発揮させるための隠し味といえるでしょう。
こうして不純物で隠し味をつけたシリコンを不純物半導体といい、混ぜた元素によってN形半導体とP形半導体に分けられます。Nはネガティブ、Pはポジティブの略で、両者はプラスとマイナス、裏と表というようにちょうど反対の意味を持っています。このP形の半導体とN形の半導体を組み合わせることによってトランジスタやダイオードがつくられるのです。
半導体は、かつてはゲルマニウムが主流でしたが、熱に弱いという欠点があったため、シリコンが広く使われるようになりました。そのため、ここではシリコンを例にとってお話してきましたが、現在ではシリコンより電気的特性のすぐれたガリウムも実用化されています。

●『はんどうたい』って何?

 すべての物質は原子というものからできています。原子はプラスの電気をもつ原子核と、その周りを周っているマイナスの電気をもつ電子からなっており、原子自体の電気は原子核のプラスと電子のマイナスが打ち消しあっていますから全体としてゼロです。
ところが、ほとんどの金属では、原子核からいちばん遠い軌道を回っている電子が簡単に原子核から離れて、その金属内部を自由に動くことができるのです。これを自由電子といい、この自由電子が金属の中でマイナスの電気を運べるので金属は電気を通しやすい導体であるのです。
電気の流れを電流といいます。そして「電流の方向はプラスの電気の移動する方向である」と決められています。乾電池で金属に電流を流す場合を考えますと、金属のなかで、動けるのはマイナスの電気を持った自由電子だけですから、自由電子は電池のプラス極に引かれて移動し、金属内で足りなくなったマイナスの電気の分だけの電子が電池のマイナス極から金属内に入り込みます。つまり、私たちが「この金属線を、プラスからマイナスに電流が流れている」という場合、実際には自由電子がマイナスからプラスへ移動しているのです。
自由電子のように電気の運び手となるものをキャリヤといいますが、絶縁体では原子核と電子の結びつきが強く、電子が自由に動けませんからキャリヤが存在せず、したがって、電流が流れないのです。

●『電気と電子』

 カメラ・携帯電話・テレビ等の家電製品、自動車・電車・飛行機・宇宙船等の乗り物、エレベーター・電話局・放送局・病院の建造物などあらゆるものに使われています。
これは、生活を便利にする手段の一つなのです。そして、今まで大きなものがコンパクトなものへと作られています。例えば、電話は携帯電話というように簡単に使えるようになりましたね。

●半導体が使われているもの