全くの理科の事がわからず質問させていただきます。
私は文型なのですが、少し半導体について興味があり本を購入しました。
半導体の本の中で、Pウエル、Nウエルがありその中にP+、N+があるとかいて
いました。このP+とPウエルまたN+とNウエルの違いというのはどういった
ものなのでしょうか?
また、僕の解釈ではP+、N+は導体、PウエルNウエルは絶縁体と解釈しているの
ですがあっているでしょうか?
また、そういった物質の性質に詳しいHPがあれば教えていただきたいと思います。

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A 回答 (6件)

いろいろホームページを探したのですがなかなか無いですね。


かなり長くなりますが・・・

まず、現在のCMOSはMOS-FETというトランジスタから構成されます。
そのトランジスタはP型トランジスタ、N型トランジスタの2種類があり、
これを直列または並列につなげることによって一つのゲートが作られます。
ゲートというのはインバータやAND、OR回路です。

P型トランジスタは、ゲート端子に0Vを印加すると
P+とP+の間にP-chができて導通します。
N型は5Vを印加するとN+とN+の間にN-chができて導通します。
P-chをつくるのは、基板となるSiがN型である必要があり、
逆にN-chはP型である必要があります。
現在のCMOSロジックLSIではP型トランジスタとN型トランジスタを組み合わせて
ゲートを作るため、Si基板を2つ用意しなければならないという状況に陥ってし
まいます。現状、寄生ダイオードが出来てしまう関係で、P基板を使うのが
主流となっています。しかし、P基板を使うとなると、P型トランジスタの形成
が出来なくなります。ここで、N-Wellという溝を掘って、N基板があるように見
せかけるのです。
このようにしてP型、N型の両トランジスタを両立できるようにしてます。

図があるとわかりやすいのですが、言葉であらわすとこんな感じです。

P、P+、N、N+は、下の方の回答のように不純物の濃さを表します。
P、Nが付けば、それは半導体です。
P-Well、N-Wellは電気の流れから見ればダイオードの逆方向の向きになるよう
作りこみますから、絶縁物と言っても良いかもしれません。
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  少し言葉を付け加えます。
 
  わたしは、はっきり述べていますように素人です。従って、表現にも迂闊な言い方をしてしまっています。「刻まれた溝」というのは、少なくとも、基板上に物理的に刻まれたくぼみがあると考えて書いたのではありません。基板に、不純物を蒸着というか沈殿というか、deposition、染み込ませて、PとかNの半導体にする訳で、LSIをカットする時には、レーザーで物理的に切りますが、それ以外は、わたしの知っている限り、マスキング処理を重ねて、deposition を繰り返して、回路を造るはずでした。(これも違っているのかも知れませんが)。
 
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細かく言うとsaikoroさんの言うとおりです。


PとかNがついているもの自体は半導体ですね。
空乏層はなだれ現象を起こすので、完全な絶縁とは言えないですもんね。
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takebouさんの回答で正解と思いますが、



> N-Wellという溝を掘って
takebouさん、starfloraさんがおっしゃっている『溝』はちょっと誤解を与えませんか。へこんでいるわけではないと思います。『埋め込む』という感じではないでしょうか。

> 絶縁物と言っても良いかもしれません
これもやっぱり誤解をあたえませんか。bbnoriさんはpn接合(ダイオード)はご存知でしょうか。pn接合を逆バイアスにしているから電流が流れないのであって、やはりwell自体は半導体だと思います(空乏層は絶縁体といっていいのかな?自信なし)。絶縁体だと思い込むと、なんでチャネルができるの?ってことになります。
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まず、p、p+、p-の記述について:


不純物の濃度の相対的表記です。すなわちp-<p<p+。n型も同じ。
したがって、p+、n+は抵抗は小さくなりますが、基本的には半導体です。
MOSではよくソース/ドレインに表記されます。

次にウエル:
CMOSにおいてn型MOSトランジスタと、p型MOSトランジスタを電気的に分離するもので、基板に対して逆バイアスされます。不純物濃度は一般に低く、抵抗は高いのですが、半導体です。
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  半導体は、真性半導体とn型半導体、p型半導体の三種類があり、真性半導体は通常、絶縁物質ですが、これに不純物を加えることで、二つの種類の導体の性質を持つ半導体が造られます。それがn型とp型で、n型は、自由電子の運動で、p型は正孔の運動で、電気が流れます。
 
  このp型とn型を接合して、ダイオード、トランジスタなどが造られるのですが、貴方が述べておられる、P+とかN+とかは、LSI製造技術に関連して出てくる言葉で、「ウエル」もそうです。ウエルは、英語で well で、これは普通、「井戸」とか「たまり」という意味の技術用語です(勿論、普通の言葉で、井戸や泉の意味もあります)。
 
  LSIのウエルは、チャンネルのなかにあるようで、これは、LSIの基盤半導体の上に刻まれた溝のことだと思えます。溝部分にウエルが造られ、そこにN+またはP+と言った、ある種の半導体の接合状態か、接合に何かを加えて造った、特殊な状態かを、そういう素子領域に蒸着させるか、充填して、基本回路というか、LSIの単位素子を形成するようにも思えます。
 
  集積回路製造の専門家か、先進半導体についての研究者なら正確な意味を説明できるかも知れませんが、わたしには分かりません。少なくとも、貴方が、考えておられるような、導体とか絶縁体というような単純な意味ではないと思います。ウエルには、絶縁機能があるのかも知れませんが、元々そういう意味の言葉ではありません。
 
  もっと詳しい、本文でどう表記されているのかを引用されれば、何か推測が可能かも知れませんが、専門性が非常に高いです。分かりません。
 
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Q半導体部品、半導体製造装置とは

半導体製造装置とは、半導体部品(トランジスタなど)又は半導体装置の製造装置のことですよね。

だとしたら、なぜ、「半導体部品(又は半導体装置)製造装置」といわないで、
「半導体製造装置」と言っているのでしょうか?

Aベストアンサー

シリコンウェーハなどの材料基板上に半導体素子(デバイス)を形成する機械が「半導体製造装置」であり、切り出してパッケージングして「部品」にする機械とは違うと思いますよ。
パッケージングまで一気にしてしまう設備もあるかと思いますが、それは各装置の集合体であって、工程によって呼び名は変わるものかと思います。

QMathematicaでのTr{(sl[q]+m)γμu(sl[p]+sl[k]+m)γνu(sl[p]+m)γνd( sl[p]+sl[k]+m)γμd}

Mathematicaで、

Tr{(sl[q]+m)γμu(sl[p]+sl[k]+m)γνu(sl[p]+m)γνd( sl[p]+sl[k]+m)γμd}
= Tr[(-2sl[q]+4m)( sl[p]+sl[k]+m)(-2sl[p]+4m)( sl[p]+sl[k]+m)]

の計算をやってみようと思い、下記のプログラムを作りましたが、

と一致しません。

式―1と式―2が、
Tr{(sl[q]+m)γμu(sl[p]+sl[k]+m)γνu(sl[p]+m)γνd( sl[p]+sl[k]+m)γμd}

の計算です。(2通りやりました)

式―3が
Tr[(-2sl[q]+4m)( sl[p]+sl[k]+m)(-2sl[p]+4m)( sl[p]+sl[k]+m)]


の計算です。



demoteRank4to2[y_]:=Flatten[Map[Flatten,Transpose[y,{1,3,2,4}],{2}],1];

pauli2times[g1_,g2_]:=demoteRank4to2[Outer[Times,g1,g2]];

g1={{0,1},{1,0}};
g2={{0,-I},{I,0}};
g3={{1,0},{0,-1}};
g0={{1,0},{0,1}};

gu[0]=pauli2times[g2,g3];
gu[1]=-pauli2times[g1,g3];
gu[2]=pauli2times[g0,g2];
gu[3]=-pauli2times[g0,g1];

e4=IdentityMatrix[4];

gd[0]=1*gu[0];
gd[1]=-1*gu[1];
gd[2]=-1*gu[2];
gd[3]=-1*gu[3];

sl[q]=(gu[0]*q0+gu[1]*-q1+gu[2]*-q2+gu[3]*-q3);
sl[p]=(gu[0]*p0+gu[1]*-p1+gu[2]*-p2+gu[3]*-p3);
sl[k]=(gu[0]*k0+gu[1]*-k1+gu[2]*-k2+gu[3]*-k3);
gmu=(gu[0]+gu[1]+gu[2]+gu[3]);
gnu=(gu[0]+gu[1]+gu[2]+gu[3]);
gmd=(gd[0]+gd[1]+gd[2]+gd[3]);
gnd=(gd[0]+gd[1]+gd[2]+gd[3]);

ms=m*e4;


(*式ー1*)
s=0;
y1=0;
For[x=0,x&pound;3,x++,
s=Tr[(sl[q]+ms).gu[x].(sl[p]+sl[k]+ms).gu[x](sl[p]+ms).gd[x].(sl[p]+sl[k]+ms).gd[x]];
y1=y1+s;
Print[FullSimplify[y1]];
];

(*式ー2*)
y2=Tr[(sl[q]+ms).gmu.(sl[p]+sl[k]+ms).gnu(sl[p]+ms).gnd.(sl[p]+sl[k]+ms).gmd];
Print[FullSimplify[y1]];

(*式ー3*)
y3=Tr[(-2sl[q]+4ms).(sl[p]+sl[k]+ms).(-2sl[p]+4ms).(sl[p]+sl[k]+ms)];

Mathematicaで、

Tr{(sl[q]+m)γμu(sl[p]+sl[k]+m)γνu(sl[p]+m)γνd( sl[p]+sl[k]+m)γμd}
= Tr[(-2sl[q]+4m)( sl[p]+sl[k]+m)(-2sl[p]+4m)( sl[p]+sl[k]+m)]

の計算をやってみようと思い、下記のプログラムを作りましたが、

と一致しません。

式―1と式―2が、
Tr{(sl[q]+m)γμu(sl[p]+sl[k]+m)γνu(sl[p]+m)γνd( sl[p]+sl[k]+m)γμd}

の計算です。(2通りやりました)

式―3が
Tr[(-2sl[q]+4m)( sl[p]+sl[k]+m)(-2sl[p]+4m)( sl[p]+sl[k]+m)]


の計算です。



demoteRank4to2[y_]:=Fla...続きを読む

Aベストアンサー

ダミーインデックス(総和添字)が2組あるとき、例えば
 γμuγνuγνdγμd
はμとνがそれぞれ独立に0から3までの値を取ります。したがってめんどくさいけど全部書くと
 γμuγνuγνdγμd
=γ0uγ0uγ0dγ0d + γ1uγ0uγ0dγ1d +γ2uγ0uγ0dγ2d + γ3uγ0uγ0dγ3d
+γ0uγ1uγ1dγ0d + γ1uγ1uγ1dγ1d +γ2uγ1uγ1dγ2d + γ3uγ1uγ1dγ3d
+ γ0uγ2uγ2dγ0d + γ1uγ2uγ2dγ1d +γ2uγ2uγ2dγ2d + γ3uγ2uγ2dγ3d
+γ0uγ3uγ3dγ0d + γ1uγ3uγ3dγ1d +γ2uγ3uγ3dγ2d + γ3uγ3uγ3dγ3d …(1)
です。一方、
For[x=0,x&pound;3,x++, s=Tr[(sl[q]+ms).gu[x].(sl[p]+sl[k]+ms).gu[x](sl[p]+ms).gd[x].(sl[p]+sl[k]+ms).gd[x]]
としたのでは
γ0uγ0uγ0dγ0d + γ1uγ1uγ1dγ1d + γ2uγ2uγ2dγ2d + γ3uγ3uγ3dγ3d …(2)
のような計算をすることになります。また(*式ー2*)では
(γu0+γu1+γu2+γu3) (γu0+γu1+γu2+γu3) (γd0+γd1+γd2+γd3) (γd0+γd1+γd2+γd3) …(3)
のような計算になってしまいます。(1)と(2)(3)は等しくありません。これは単にプログラミングのミスでしょうか。(1)はローレンツ不変な形になっていますが、(2)(3)はローレンツ不変な形ではありません。ローレンツ不変でない式を書くようでは基本的な部分の理解が不十分なのではないでしょうか。これは数式処理とか場の量子論の問題ではありません。場の量子論の問題とはもっと重要で微妙な問題のことを指します。

ダミーインデックス(総和添字)が2組あるとき、例えば
 γμuγνuγνdγμd
はμとνがそれぞれ独立に0から3までの値を取ります。したがってめんどくさいけど全部書くと
 γμuγνuγνdγμd
=γ0uγ0uγ0dγ0d + γ1uγ0uγ0dγ1d +γ2uγ0uγ0dγ2d + γ3uγ0uγ0dγ3d
+γ0uγ1uγ1dγ0d + γ1uγ1uγ1dγ1d +γ2uγ1uγ1dγ2d + γ3uγ1uγ1dγ3d
+ γ0uγ2uγ2dγ0d + γ1uγ2uγ2dγ1d +γ2uγ2uγ2dγ2d + γ3uγ2uγ2dγ3d
+γ0uγ3uγ3dγ0d + γ1uγ3uγ3dγ1d +γ2uγ3uγ3dγ2d + γ3uγ3uγ3dγ3d …(1)
です。一方、
For[x=0,x&pound;3,x++, s=Tr[(sl[q]+ms).gu[x]....続きを読む

Q薄膜形成の対象は半導体ウエハか半導体基板か

「蒸着などの方法で薄膜を形成する」という文章を書く場合において、その薄膜を形成する対象は「半導体ウエハ」と「半導体基板」との両方があるのでしょうか?
それとも、「半導体ウエハ」と「半導体基板」とのいずれか一方ですか?

そもそも「半導体ウエハ」と「半導体基板」との違いは何でしょうか?

Aベストアンサー

>半導体ウエハと半導体基板とは、同じものということですか

インゴットを輪切りにした直後の加工していない状態なら、同じものと考えていいでしょうね。実際ウェファー上には基板しか存在しないわけですから。
文脈上は、ウェファーはインゴットから切り出された円盤状の物体そのものを指すのに使われるのに対して、基板はその円盤上に載っている半導体で作られた土台のような文脈で使われます。

薄膜を形成するというのであれば、後者の意味で使ったほういいかと思います。

http://en.wikipedia.org/wiki/Wafer_%28electronics%29
http://en.wikipedia.org/wiki/Substrate_%28electronics%29
ちなみにSubstrateというのがいわゆる基板です。

QN型半導体とP型半導体の違いについて

受験生です。

一つ気になったことがございまして、
お聞きしたいことがあります。

N型半導体はシリコンにリンPを混ぜたもの。

P型半導体はシリコンにホウ素Bを混ぜたもの。

ですが、リンPとP型半導体のPでこんがらがってしまいます。

N型とP型の名前の由来について
お詳しい方どうぞよろしくお願いいたしますm(_ _)m

Aベストアンサー

ついでにいえば, 混ぜるのは P や B とは限らないはず. 理論的には 13族を使えば P型, 15族を使えば N型になります. まあ, 結晶性とかで問題があるかもしれんけど.

Q半導体って?

半導体って?

友人にプリンター設定を説明している時のことです。

インクの金属部分を「これはインク情報が入っているところなので、素手で触らないでね!」と言ったら、「うん、半導体のところだね。」と言われ、
「半導体というより、ICチップだと思うよ。」と言ったのですが、
はっきり半導体ではないと言い切れない自分がいて、いったい半導体って何だろうと思いました。

半導体とは、電気を通すような通さないようなちょっと中途半端な存在ですよね。
パソコン内部にはたくさん使われているんだと思いますが、
それはどの部分でしょうか?
また、インクの金属部分は半導体かそうでないかとその理由を教えてください。

(パソコンパーツの説明は、自作をするのである程度ついていけます。
が、半導体がわからない位なので、その中間あたりのレベルだと思います。)

Aベストアンサー

友人にされた説明は適切だと思います。
半導体も使われているでしょうが、ICチップと呼んだ方が適切です。
パソコンで使用されている部品で半導体が使われているものは、CPU、メモリ、トランジスタ、ダイオード、その他いろいろなICですね。

>インクの金属部分は半導体かそうでないかとその理由

金属の部分は、銅箔と呼ばれるものです。詳しい材料までは分かりませんが、銅の種類です。半導体ではありません。理由と言うほどのものはないですが、半導体を、むき出しで使用することなんてまずありえません。表面が酸化したり、傷ついたりすれば、使い物になりません。
半導体は銀色っぽい色をしてますので、見た目も違いますね。

QTr[(sl[q]+m)( sl[p]+sl[k]+m)(sl[p]+m)( sl[p]+sl[k]+m)]の計算について

コンプトン散乱の振幅を求める際、m=0のときは、
Tr[sl[q]( sl[p]+sl[k])sl[p]( sl[p]+sl[k])]で求まりますが、
mが0で無い時は、
Tr[(sl[q]+m)( sl[p]+sl[k]+m)(sl[p]+m)( sl[p]+sl[k]+m)]
だと思うのですが、下記は、それを計算したものです。計算は正しいでしょうか?


計算結果は、
MSN→「コミュニケーション」の「コミュニテイ」を選択(左の欄にあります)
→「物理とともに」を選択→「物理研究室群」を選択→「量子力学」を選択
→「Tr[(sl[q]+m)( sl[p]+sl[k]+m)(sl[p]+m)( sl[p]+sl[k]+m)]の計算について」を選択
で計算結果が表示します。

教えて!gooでは、質問をHPに記載できません。誠に勝手ですが、もしよろしければ上記のMSNのサイト(質問をHPに記載可能)を通してご回答頂きましたら幸いです。

Aベストアンサー

γμu γνu γμd = -2 γνu
γμu γμd = 4
より
 Tr{(sl[q]+m)γμu(sl[p]+sl[k]+m)γνu(sl[p]+m)γνd( sl[p]+sl[k]+m)γμd}
= Tr[(-2sl[q]+4m)( sl[p]+sl[k]+m)(-2sl[p]+4m)( sl[p]+sl[k]+m)]

p0^2=p1^2=p2^2=p3^2=0 という条件がどこから出てくるのかさっぱり分かりません。低エネルギーの極限での断面積を求めようとしているのか? 低エネルギーの極限でもp0は0ではなくmです。またm=0 とおくことは3次元運動量に比べて質量が小さいとすることなので運動量が大きい時の近似であることを確認しておきます。

Q半導体について

半導体を知らない人に半導体の基本と役割を口頭で簡単に説明する場合、どのように説明すれば良いでしょうか?

友人に「どういう勉強してるの?」と聞かれ、「半導体」って答えると、必ず半導体って何?って聞かれます。このパターンが多々あり、勉強し始めの私は毎回困ります。

まだこんなことしか分かっていません。
↓↓↓
物質には電気を通す導体と電気を通さない絶縁体があるが、半導体はその中間に属していて.....
シリコンでできている半導体にPやAlをドープするとn型、P型半導体になり....pn接合に電圧を加えて、電子が流れることで電流が流れる。  電気を通すことも通さないこともできるので便利。

上記のようにまるでまとまってません。導体や絶縁体よりも何が優れていて、半導体によって何が実現したのかを説明したいです。

勉強始めたばかりで、まだよく理解できていないのでどうか回答よろしくお願いします。

Aベストアンサー

トランジスタとかICとかLSIとか応用利用の方面でどう使われているのか、コンピュータは半導体なしにはできないってことでも説明して、自分の学んでいる部分の細かい説明まで付いて来れそうならば・・・もっと詳しく、ね。

半導体っていうだけだと、ただ単にほとんど電気を通さないブツだけど、ちょっと混ぜものをしてやると・・・ね。

説明は相手に伝わるように、というのが大事じゃないかな。

QN+の+はどういう意味(半導体、トランジスタ関連です)

トランジスタの構造図などを見ると、よくN+だとかP+だとか書いてありますが(+は上付きの小文字です)、この+にはどういった意味があるのでしょうか?
つかない場合との意味の違いはなんですか?

連続の投稿で申し訳ございませんが、よろしくお願いします。

Aベストアンサー

「n+」は「nと性質が違う」という意味です。
+が書かれてない領域にも濃度差は大きくあるのですが、
ある濃度を越すと、性質が違うものに変質するんですね。
変質した部分を+で表してるんです。

ICの不純物濃度は多様で+記号だけでは表しきれません。
+は、性質が違うという意味に用いられています。


>#6
そんな大文字小文字にこだわったドキュメントはあまり見ないけど、工場の社内規則かな。
一般にどんな使われかたをしてるか、無作為に検索した結果を示します。

http://www.powerdesigners.com/InfoWeb/design_center/articles/IGBTs/igbts.shtm

http://www.power-tech.com/cartext.htm

参考URL:http://www.powerdesigners.com/InfoWeb/design_center/articles/IGBTs/igbts.shtm,http://www.power-tech.com/cartext.htm

「n+」は「nと性質が違う」という意味です。
+が書かれてない領域にも濃度差は大きくあるのですが、
ある濃度を越すと、性質が違うものに変質するんですね。
変質した部分を+で表してるんです。

ICの不純物濃度は多様で+記号だけでは表しきれません。
+は、性質が違うという意味に用いられています。


>#6
そんな大文字小文字にこだわったドキュメントはあまり見ないけど、工場の社内規則かな。
一般にどんな使われかたをしてるか、無作為に検索した結果を示します。

http://www.powerdesigne...続きを読む

Q半導体工学

p型半導体、n型半導体のそれぞれの場合において、ショットキー接触の場合、金属と半導体のどちら側に正電圧を印加すれば順バイアス状態となりますか??

Aベストアンサー

ショットキー障壁ができるのは、n型半導体では、図1のように、金属の仕事関数 φm が半導体の仕事関数 φs より大きい場合で、電子に対して障壁ができるような状況です。p型半導体では、図2のように、φm < φs の場合で、正孔に対して障壁ができるような状況です。

           金属   n型半導体
  真空準位  ┬   ┬
          |   φs
          φm   ↓
          |     \ ← 電子に対する障壁
 フェルミ準位 ↓___  \ - - - ← 電子
                    ̄ ̄ 伝導帯下端
               \
                 \__ 価電子帯下端

【図1 n型半導体でショットキー接触となる場合】

           金属    p型半導体
   真空準位 ┬    ┬
          |    |   / ̄ ̄ 伝導帯下端
          φm    φs /
 フェルミ準位 ↓___|    __ 価電子帯下端
                |  / ++++ ← 正孔
               ↓/← 正孔に対する障壁

【図2 p型半導体でショットキー接触となる場合】

これらに対して、順バイアスとなるのは、障壁が小さくなる方向にバイアスした場合です。金属-n型半導体系だと、半導体側のエネルギーを上に持ち上げる方向になります(バンド図の上側というは、電子エネルギーを増加させる方向なので、-の電圧を増やす方向)。つまり、金属側に+の電圧を加えるのが順バイアスになります。

金属-p型半導体系はその逆で、半導体側のエネルギーを下に押し下げる、つまり+の電圧を半導体側に加える方向になります。

ショットキー障壁ができるのは、n型半導体では、図1のように、金属の仕事関数 φm が半導体の仕事関数 φs より大きい場合で、電子に対して障壁ができるような状況です。p型半導体では、図2のように、φm < φs の場合で、正孔に対して障壁ができるような状況です。

           金属   n型半導体
  真空準位  ┬   ┬
          |   φs
          φm   ↓
          |     \ ← 電子に対する障壁
 フェルミ準位 ↓___  \ - - - ← 電子
   ...続きを読む

Q金属(導体)の熱伝導が半導体や絶縁体より良い理由について質問です。

金属(導体)の熱伝導が半導体や絶縁体より良い理由について質問です。

物理物性に基づく観点で考察しています。

いろいろな文献を調べると、金属の熱伝導が半導体や絶縁体より大きい理由は

熱を加えたとき金属の原子が振動し、自由電子がぶつかることで
この振動している原子のエネルギーが自由電子に移り、この自由電子が
別の原子にぶつかることでその原子にエネルギーを伝えるというのが熱伝導で、
半導体や絶縁体は自由電子がないので金属のほうが大きいから、という解釈です。

しかし、熱伝導は自由電子だけではないと思います。
なぜならば、自由電子だけに依存するなら半導体や絶縁体は熱を伝えません。
しかし、現実には半導体も絶縁体も熱を伝えます。

なぜでしょうか?

愚考してみると、金属の場合は自由電子のほうが大きいウェイトを占めているから気づかないが、
それぞれの原子をつないでいる格子?のようなものが振動することで
さもバネのように熱を伝えるので、自由に動ける自由電子より遅いのではないか。
と、思いつきました。

実際はどうなんでしょうか?

Aベストアンサー

おっしゃる通り、不良導体も熱を伝えそれはいわゆる「格子緩和」という方法で行われます。
非結晶のものもありますが、簡単のため結晶に限って述べると、原子-原子間距離が変わる振動のかたちで起こります。
ただ、その速度は電子を媒体とする金属に比べ圧倒的に小さいのです。


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