2006年03月16日
カテゴリ： 半導体
半導体とは何なのか？
半導体というのは簡単にいったら何なのだろうとよく考えるときがある。もし幼い子供や年配の人に、“半導体って何？”と質問されたら、なんと答えたらいいのだろう。
1. 半導体は半端者か？
“半導体”という言葉自体は、恐らく英語の“Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ”をそのまま日本語に訳したんだろうと思う。“Ｓｅｍｉ-”には辞書を見ると、“半分”、“幾分”、“やや”という意味が載っている。“ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ”は導体、電気をよく流す物質のことだ。
だから半導体は、言葉の意味から考えると、半端な導体ということが思い浮かぶ。とても半端なヤツという印象をもってしまう。
世の中に存在する物質を、電気が流れやすいかという視点から分類すれば、大きく３種類に分けられる。導体、半導体、不導体だ。とてもおおざっぱだが。それぞれ電気を、よく流す、少し流す、流さないものだ。
半導体を電線の銅線の代わりに使ったら、家に到達する前に電圧が落ちてしまって使い物にならないだろう。また、電源コードのビニールの代わりに使ったら漏電しまくって、危なくてしょうがない。このように考えると半導体はろくな仕事をしないように思われる。
それなのに半導体が電気製品に使われるのはなぜなんだろう。半導体工場を作るためには、１０００億円単位のお金が投入される。そんな莫大なお金を注ぎ込んでも、うまく商売すれば儲けが出るわけだ。なぜ、そんなに半導体は大きな利益をもたらすのだろうか？
2. 本当は半端者じゃなく変わり身が速いヤツ？
確かに半導体は、単体で測れば半端な導電率を示す。しかし、あるトリックを使ってやれば、金属並みの高い伝導率を持つことができ、また、他の絶縁体と同レベルの高い抵抗率も持つ事もできる。これが半導体の最大の特徴ではないだろうか。
つまり半導体は、半端な導電率だけを持つのではなく、絶縁体と導電体の両方の特性を持つことができる物質であるということができる。使い手側の希望する性質に変わってくれるという、とても都合のいい性質をもっているいえるのではないだろうか。
金属は確かに、良質な伝導率をもっている。しかし、この伝導率を低くすることはできない。また、ゴムやプラスティックなどの絶縁体も高い抵抗値を持っているが、この抵抗値を低くすることはできない。半導体だけが、抵抗値を大きく変化させることができる。この点が、半導体が導体や絶縁体と大きく異なることのひとつなのではないだろうか。
3. 何の役に立つのか？
抵抗値を変化させることができたら、なにが面白いことでもあるのだろうか。
すぐに思い浮かぶのはスイッチだろうか。抵抗値を変えてオンとオフとさせる。これが重大なことであることは本とかによく書いてあるが、前は読んでもあまり重要なことと思わなかった。スイッチなら、機械的なスイッチがあるからそれを使えばいいと思った。二つの電極を付いたり離したりできればいいのだからなんでもいいのにと思ったりしていた。
なにかメリットがあるから半導体を使うのだが、頭に思い浮かぶものとしては、
・オンとオフを素早くきりかえることができる。
・とても小さく作成することができる。
の２点だろうか。
機械的スイッチだったら、どれくらいの速さまで対応できるだろうか。自動車のエンジンの回転数は分速８０００回転くらいまでか。秒速１３０回転くらい。１回転で１回オンオフできるとして、秒速１３０回か。結構速そう。秒速１３０回。１３０Ｈｚか。結構速い。人間だとがんばってせいぜい１０回くらいかな。
半導体だったらどれくらいまでいけるか。パソコンのクロック周波数はＧＨｚオーダーだったな。非常に速いスピードの対応できるというわけか。すごい。
物理関係の本だったら、わざとＧＨｚをＨｚで書いて１０００００００００Ｈｚと書くのかな。どうにかして数字の大きさを実感させようとするんだろうなあ。たしかに０の数が多いなとは思うが。あまりに数字が多き過ぎるとかえって実感がなくなってしまう。難しい。天文学的数字を実感したかったら、いろんな星に行かなきゃわからないんだろうなあ。
あまりに小さい数字というのも同じようなものだろう。
半導体を用いたスイッチは、μm単位の大きさで作ることができる。巷の本の真似をすれば、０．０００００１ｍか。これも実感できないな。ミクロの決死圏みたいに小さくなって実際に触れればいいのにと思う。
やっぱり半導体って名前を変えたほうがいいのかな。抵抗可変素子。それだったら、ボリュームとかの可変抵抗器を思い浮かべてしまう。可変抵抗器の場合は使う抵抗の寸法を変えるが、半導体の場合は、寸法はそのままで中の状態が変わる。
上の２点を初めて聞いた人は重要なことだと感じてくれるだろうか。感じないだろうな。ビジュアル的な刺激が必要なのだろうか。
半導体というのは簡単にいったら何なのだろうとよく考えるときがある。もし幼い子供や年配の人に、“半導体って何？”と質問されたら、なんと答えたらいいのだろう。
1. 半導体は半端者か？
“半導体”という言葉自体は、恐らく英語の“Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ”をそのまま日本語に訳したんだろうと思う。“Ｓｅｍｉ-”には辞書を見ると、“半分”、“幾分”、“やや”という意味が載っている。“ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ”は導体、電気をよく流す物質のことだ。
だから半導体は、言葉の意味から考えると、半端な導体ということが思い浮かぶ。とても半端なヤツという印象をもってしまう。
世の中に存在する物質を、電気が流れやすいかという視点から分類すれば、大きく３種類に分けられる。導体、半導体、不導体だ。とてもおおざっぱだが。それぞれ電気を、よく流す、少し流す、流さないものだ。
半導体を電線の銅線の代わりに使ったら、家に到達する前に電圧が落ちてしまって使い物にならないだろう。また、電源コードのビニールの代わりに使ったら漏電しまくって、危なくてしょうがない。このように考えると半導体はろくな仕事をしないように思われる。
それなのに半導体が電気製品に使われるのはなぜなんだろう。半導体工場を作るためには、１０００億円単位のお金が投入される。そんな莫大なお金を注ぎ込んでも、うまく商売すれば儲けが出るわけだ。なぜ、そんなに半導体は大きな利益をもたらすのだろうか？
2. 本当は半端者じゃなく変わり身が速いヤツ？
確かに半導体は、単体で測れば半端な導電率を示す。しかし、あるトリックを使ってやれば、金属並みの高い伝導率を持つことができ、また、他の絶縁体と同レベルの高い抵抗率も持つ事もできる。これが半導体の最大の特徴ではないだろうか。
つまり半導体は、半端な導電率だけを持つのではなく、絶縁体と導電体の両方の特性を持つことができる物質であるということができる。使い手側の希望する性質に変わってくれるという、とても都合のいい性質をもっているいえるのではないだろうか。
金属は確かに、良質な伝導率をもっている。しかし、この伝導率を低くすることはできない。また、ゴムやプラスティックなどの絶縁体も高い抵抗値を持っているが、この抵抗値を低くすることはできない。半導体だけが、抵抗値を大きく変化させることができる。この点が、半導体が導体や絶縁体と大きく異なることのひとつなのではないだろうか。
3. 何の役に立つのか？
抵抗値を変化させることができたら、なにが面白いことでもあるのだろうか。
すぐに思い浮かぶのはスイッチだろうか。抵抗値を変えてオンとオフとさせる。これが重大なことであることは本とかによく書いてあるが、前は読んでもあまり重要なことと思わなかった。スイッチなら、機械的なスイッチがあるからそれを使えばいいと思った。二つの電極を付いたり離したりできればいいのだからなんでもいいのにと思ったりしていた。
なにかメリットがあるから半導体を使うのだが、頭に思い浮かぶものとしては、
・オンとオフを素早くきりかえることができる。
・とても小さく作成することができる。
の２点だろうか。
機械的スイッチだったら、どれくらいの速さまで対応できるだろうか。自動車のエンジンの回転数は分速８０００回転くらいまでか。秒速１３０回転くらい。１回転で１回オンオフできるとして、秒速１３０回か。結構速そう。秒速１３０回。１３０Ｈｚか。結構速い。人間だとがんばってせいぜい１０回くらいかな。
半導体だったらどれくらいまでいけるか。パソコンのクロック周波数はＧＨｚオーダーだったな。非常に速いスピードの対応できるというわけか。すごい。
物理関係の本だったら、わざとＧＨｚをＨｚで書いて１０００００００００Ｈｚと書くのかな。どうにかして数字の大きさを実感させようとするんだろうなあ。たしかに０の数が多いなとは思うが。あまりに数字が多き過ぎるとかえって実感がなくなってしまう。難しい。天文学的数字を実感したかったら、いろんな星に行かなきゃわからないんだろうなあ。
あまりに小さい数字というのも同じようなものだろう。
半導体を用いたスイッチは、μm単位の大きさで作ることができる。巷の本の真似をすれば、０．０００００１ｍか。これも実感できないな。ミクロの決死圏みたいに小さくなって実際に触れればいいのにと思う。
やっぱり半導体って名前を変えたほうがいいのかな。抵抗可変素子。それだったら、ボリュームとかの可変抵抗器を思い浮かべてしまう。可変抵抗器の場合は使う抵抗の寸法を変えるが、半導体の場合は、寸法はそのままで中の状態が変わる。
上の２点を初めて聞いた人は重要なことだと感じてくれるだろうか。感じないだろうな。ビジュアル的な刺激が必要なのだろうか。
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下北沢八郎
頭に浮かんだことを徒然なるままに書いていこうと思います。
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