質問: p形半導体の正孔密度と温度の関連性について 半導体(外因性半導体)に関して、キャリア密度の温度特性について勉強しています。 n形半導体の電子密度と温度の関係においては、低音から温度を上げていくと3領域からそれぞれ密度の上昇率が変化するということは理解できたのですが、 これがp形半導体と正孔密度に関する事となると、正孔がそもそも仮想的な概念ということからうまく説明がつかなくなってしまいます。 この正孔密度の場合についてもやはり温度帯域によって密度は変化するのでしょうか? どなたかp形半導体の正孔密度と温度依存性に関してご教授して頂けると助かります。
回答: こんばんは。 一応、半導体関連の元開発技術者です・・・というわりには大した回答ができませんが、 n型、i型、p型 は、それぞれ、 酸性(酸)、中性、アルカリ性(塩基) にたとえることができます。 常温では、濃度積[h+][oh-]= 10^(-14) (mol/l)^2 中性のときは、 [h+] = [oh-] つまり、[h+] = 10^(-7) なので、これを中性(ph=7)と言います。 酸を混ぜたとき、たとえば、[h+]が10^(-7)から 濃度積は、温度が上昇するにつれて、大きくなっていきます。 これらのことから、 [h+]+[oh-] ⇔ [h2o] は、対消滅と解離が絶えず繰り返されている熱運動であることを示唆しています。 さて、 半導体でも、溶解度積と同様に、 [n][p] = 温度に依存する定数 という式が成り立ちます。 なぜならば、 ホールというものの実体はないにしても、 電子とホールは、対消滅と「解離」ができるペアだからです。 p型半導体では、[n]よりも[p]のほうが著しく大きいですけれども、 あくまでも、 [n][p] = 温度に依存する定数 の関係は保たれます。 つまり、n型と同じことが起こることは、自然と類推されます。 「温度帯域」については知りません。