空乏層

空乏層とは

空乏層とは、pn接合面付近のキャリアが存在しない領域をいう。

これら、p型半導体とn型半導体を接触させたとしよう。
接触といってもただ、くっつけただけではない。それぞれの半導体を構成している原子を共有結合させ、切れ目のない結晶として一体化させるのだ。
このような接触面をpn接合という。

一体化させることにより、n型半導体中の自由電子が、p型半導体中へ拡散してくる。

n型半導体中では自由電子が混み合っているので、p型半導体中へ押し出されてきたイメージを描くと分かりやすい。

同様にホールがp型半導体中からn型半導体中へ拡散してくる。
ホールはもともと電子が抜けた穴だ。

拡散してきた自由電子とホールがpn接合面で出会うと、自由電子がホールにはまり込み(再結合という）、自由電子でなくなる。ホールも電子で埋まる。つまりキャリアがなくなるのだ。

余談

「電子とホールが消滅する」という表現を見かけるがこれは誤解だ。
ホールとはもともと電子がいた場所である。
そこへ自由電子が落ち込んで、自由に動けなくなっただけのことだ。
電子が自由電子でなくなっただけであり、電子そのものが存在しなくなったのではない。

pn接合面付近のキャリアが存在しない領域を空乏層という。
空乏層には電荷がないのだ。

2005/06/01