 | 半導体物性
なんでもＱ＆Ａ
-対話から生まれた半導体教本-
講談社, 2010年6月10日発行
税込み\2,730 |
350,000アクセスを誇る人気サイト「物性なんでもQ＆A」が、読みやすくなった！
「授業で学んだけど……」的な「みんなの？？」をわかりやすく解説。
＜主な内容＞
第1部 もっと知りたい！半導体デバイス
p-n接合の拡散電位差／p-n接合ダイオードの順方向電流-電圧特性／シリコンにショットキー障壁を作る金属／パンチスルー現象／半導体素子の温度依存性／p-n接合の光電流／フォトダイオード／太陽電池／ソーラーパネルは発光するか／LEDの発光の原理
第2部 半導体物性のココが難しい！
フェルミ準位はなぜバンドギャップの真ん中にくるのか／間接遷移・直接遷移は何によって決まるのか／バンドギャップの温度依存性／ホッピング伝導とトンネル伝導／水素化アモルファスシリコンの電子移動度とホール移動度／半導体の誘電率／ドーピングによってシリコンの色は変わるか／絶縁体はすべて透明か／半導体のサブギャップ吸収／半導体中の空間電荷制限電流の温度依存性／分極と光学遷移／半導体の光学現象の量子力学
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| ビーケーワン | アマゾンドットコム | サイエンスポータルの「科学のおすすめ本」のコーナーで紹介されました。 |
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本 - 3,946位
本 > 科学・テクノロジー > 工学 > 電気工学 > 電子デバイス ─ 1位
本 > 科学・テクノロジー > 電気・通信 ─ 3位 | @ytmさんのTwitterに次のように紹介されています。「佐藤勝昭「半導体物性なんでもQ&A」を買った。webは何度か見たことがあったが本になっているとは。書店ぶらつきもいいもんだ。Q&AのAも分かりやすくて良いがQの内容も結構ためになる。こんな質問できる学生は優秀なんだろうなーと。(3:51 AM Jun 20th Twittelatorから) |
まえがき
この本は、著者のWebサイト「物性なんでもQ&A」に寄せられた多くのご質問と、それに対する回答のうちから半導体に関するものを収録したものです。
半導体は現代の産業のコメとも呼ばれます。携帯電話、パソコン、テレビ、DVD、デジカメなどの電子機器はもちろんのこと、自動車の制御、ICキャッシュカード、交通ICカード、電子マネー、光ファイバー通信のためのレーザー、白色LED、信号機、太陽電池のようなエネルギー分野まで、半導体なしでは1日も生活ができないのです。
半導体デバイスの分野は進展が速く、常に積極的な開発が行われています。このため、新規材料の探索、既存材料・製品の改良といろいろな研究段階で基礎となる物性に立ち戻ることになります。
半導体を理解するにはかなりの基礎知識が必要です。学生時代に半導体の教育を受けた経験のある電気電子系の人でも実際の問題解決に直面したとき、「授業で学んだことがあるが身に付いていない」、「なんとなくわかっていたつもりだったけど・・」ということがよくあります。また、異分野の出身者も「教科書を読んでもわからない・・」、「どこから取りかかってよいか・・」と困っているかたも多いようです。
「物性なんでもQ&A」は、このようなお困り研究者の駆け込み寺です。それゆえ、ホームページに読者が集まり、それぞれの置かれた立場でそのつど再勉強しているようです。
この本では、ナマのホームページの雰囲気をできるだけ伝えるために、質問に対する回答を受けての再質問、それに対する回答・・というやりとりも再録しました。
ホームページでは、htmlで記述しているため数式がわかりにくい、図が少ないなど、やや不親切な部分もありましたので、この本では、数式の記述、適切な図の挿入などに手を加えました。また、ＷｅｂのＱ＆Ａでは質問者のレベルに合わせて専門用語の意味をわかっているとしてお答えしている部分があり、分野の離れた読者には不親切ではないかと考え、Follow upという項目を設け解説しました。
この本が、半導体を再学習する方々の助けになることを祈っています。
2010年6月
佐藤勝昭
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| 目次 |
| 第1部 もっと知りたい半導体デバイス |
| Stage番号 | タイトル | Follow Up |
| Stage 1. | p-n接合の拡散電位を電池として利用できるか | 化学ポテンシャル,酸化還元電位,ドリフト電流と拡散電流 |
| Stage 2. | p-n接合ダイオードの順方向電流-電圧特性 | 理想係数,pinダイオード |
| Stage 3. | 金属の種類とショットキー接合 | 仕事関数,電子親和力 |
| Stage 4. | シリコンにショットキー障壁を作る金属 | |
| Stage 5. | バイポーラトランジスタのhFEの温度依存性 | |
| Stage 6. | パンチスルー現象 | |
| Stage 7. | 半導体素子の温度依存性 | p-n接合容量,バイポーラトランジスタの電流増幅率hFE,MOSキャパシタ |
| Stage 8. | p-n接合の光電流 | |
| Stage 9. | フォトダイオードについて | |
| Stage 10. | フォトダイオードの受光領域 | |
| Stage 11. | 太陽電池の理論的最大変換効率の導出法 | |
| Stage 12. | 太陽電池の低温特性 | 開放端子電圧Voc,短絡電流Isc,曲線因子FF |
| Stage 13. | 太陽電池作製に必要なシリコンの量 | |
| Stage 14. | ソーラーパネルは発光するか | 発光したとしても赤外線なので見えない |
| Stage 15. | LEDの発光の原理 | |
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| 第２部 半導体物性のココが難しい！ |
| Stage 16. | 半導体のフェルミ準位はなぜバンドギャップの真ん中に来るのか | フェルミ分布関数,状態密度関数 |
| Stage 17. | 間接遷移がわからない | 三角関数を指数関数で表す |
| Stage 18. | 間接遷移・直接遷移は何によって決まるのか | GaAsとGaPのイオン性と電子親和力および格子定数 |
| Stage 19. | シリコンの直接バンドギャップ | 吸収スペクトルから直接遷移か間接遷移かを見分ける |
| Stage 20. | GaAs, GaPのバンドギャップ | |
| Stage 21. | バンドギャップの温度依存性 | |
| Stage 22. | なぜZnOはn形で、NiOはp形か | |
| Stage 23. | キャリア濃度 | |
| Stage 24. | ホッピング伝導とトンネル伝導 | |
| Stage 25. | 水素化アモルファスシリコンの電子移動度と正孔移動度の差はなぜか | 水素化アモルファスシリコン(a-Si:H)と単結晶シリコン（ｃ−Si）の比較 |
| Stage 26. | 半導体の誘電率に関する質問 | クラマース・クローニヒの関係式,ドルーデの式 |
| Stage 27. | ドーピングによってシリコンの色は変わるか | |
| Stage 28. | 絶縁体はすべて透明か | モット絶縁体,アンダーソン局在 |
| Stage 29. | 半導体のサブギャップ吸収 | フォノンによる赤外吸収,自由キャリアによる吸収,バンド内遷移による吸収,・・・ |
| Stage 30. | なぜ光伝導スペクトルを測定するのか | |
| Stage 31. | 半導体中の空間電荷制限電流の温度依存性 | |
| Stage 32. | オーミック電流より多く流れるのになぜ空間電荷「制限電流」と呼ぶのか | |
| Stage 33. | 縮退半導体の静電遮蔽効果 | |
| Stage 34. | 形態の違うシリコンの物性値 | |
| Stage 35. | 分極と光学遷移 | |
| Stage 36. | 半導体の光学現象の量子力学 | 量子力学,井戸型ポテンシャル,調和振動子ポテンシャル |