半導体入門 

半導体入門　／２章　電気抵抗と抵抗率と半導体 ほか

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こんにちは。「半導体入門」です。
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のうち、基礎的な10の章について、その文字情報部分を順次公開していくものです。
メールマガジンなので図は割愛します。
入門編は約４か月で完結し、以降は関連する話題を不定期で紹介していきます。

半導体入門　／２章　電気抵抗と抵抗率と半導体

　前節ではいささか定性的な説明に終始してしまいました。「電気をほどほ
どに通す」とは、物理学的に正確にいうとどういうことなのでしょうか。
　電気をよく通すか通さないか。その要因になるのは、電気抵抗という性質
です。アナログの回路を組んだことのある人なら、ヘチマ型というか米俵型
というか、そして肌色というかベージュ色というか、とにかく抵抗といわれ
る素子を手にしたことがあるのではないかと思います。ヘチマの胴体中央部
を巻くように、黒や茶色などの細い線が３本ぐるりと描かれています。
　この細い線は実は抵抗値を示しています。電位差がある２つの点の間には、
電流が流れようとしますが、電気抵抗とはそれを流すまいとする性質、そし
て抵抗値とは実際の流れにくさを定量的に表わしたものです。電位差をＶ、
流れる電流をＩ、抵抗をＲとすると、流れにくさですから逆数を用いて、
　　　Ｉ＝（１／Ｒ）＊Ｖ
ということになります。これはすなわち
　　　Ｖ＝Ｉ＊Ｒ
ということでもあります。通常これをオームの法則といいます。オームとは
この法則の発見者ですが、Ωと書いて抵抗値の単位でもあります。
　ただし抵抗値というのは、１つの素子として回路に組み入れた時の、流れ
にくさの度合いを意味します。導体、絶縁体、半導体といった物質自体の性
質を表現するには、抵抗率という値（比抵抗あるいは電気抵抗特性とも）を
使います。抵抗率はたとえばΩｃｍといった単位を持ちますが、これは一辺
が１ｃｍの立方体の、ある面と向き合う面との間に発生する抵抗値です。
　この抵抗値は、その面の面積の二乗に反比例し、また面の間の距離に比例
します。すなわち同じ材質で一辺が２ｃｍの立方体を作って同じように抵抗
値を測ると、それは面積効果で１／４倍となり、長さ効果で２倍になるので、
差し引き１／２倍となります。同じように一辺が１ｍの立方体なら差し引き
１／100倍となります。だからたとえば１Ωｃｍという抵抗率は、0.01Ωｍと
同じことです。
　この抵抗率が低い物質が導体、高い物質が絶縁体、中間的な物質が半導体
ということになります。ただし実は、それぞれの境界がはっきり決められて
いるわけではありません。Ωｃｍを単位とした時、10のマイナス６〜マイナ
ス３乗程度以下なら導体、10のプラス７〜プラス12乗程度以上なら絶縁体、
その間が半導体といったところです。完全な導体の抵抗率はゼロ、完全な絶
縁体の抵抗率は無限大です。ちなみに代表的な半導体物質であるシリコンの
抵抗率は10のプラス４乗Ωｃｍ程度、ゲルマニウムは10のプラス１乗Ωｃｍ
程度です。

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発行人（ご感想、半導体に関する文章・資料制作のご相談などお気軽にどうぞ）
情報ハブ代表取締役　加藤良平／contents@qj8.so-net.ne.jp／03-3944-7988

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