pn接合で接合容量の電圧依存性を大きくするためにはどのような接合をすればいいんですか?

A 回答 (1件)

「超段階接合」というのを使用します。


下記資料の”可変容量ダイオード”の項目を参照してください。

http://www.semicon.toshiba.co.jp/docs/catalog/ja …
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この回答へのお礼

ありがとうございました。助かりました。

お礼日時:2009/11/12 13:39

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Q車体の接合に使用される溶接種類と特性について

車体の溶接に「スポット溶接」、「アーク溶接」等が使用されますが、どのような溶接なのか基本を知りたいです。(どのような機械で、どんな時に使用するのか?等)
宜しくお願いします。

Aベストアンサー

「溶接オンライン」
をご紹介します。

参考URL:http://z011.fmec.waka.kindai.ac.jp/rikou/welding/

QPN接合の接合方法について

半導体(Si)に不純物をドープし、P型、N型を作り、それを接合し電気を流すと光が出たり、また逆に受光する事により電気を取り出せるという事は分かったのですが、実際にはどうやってP型とN型を接合するのでしょうか?単純にお互いの面を貼り合わせるだけでいいのでしょうか?お分かりになる方がいらっしゃいましたら、ご回答お願い致します。

Aベストアンサー

Siに不純物をドーピングして作るタイプの半導体の場合、基本的にp型のドーパントとn型のドーパントは共存可能です。濃度が濃いほうの性質が現れることになります。
PN接合はp型半導体となっているシリコンに局所的にn型のドーパントをドーピングすることで作成します。ドーピングしたくない箇所にカバーを付け、その状態でドーパントを降らせるなりたたきつけることでPN接合が作られます。

Qヘテロ接合

格子定数などの、原子配列の整合性を考えて2種類の半導体を接合したものをヘテロ接合と呼ぶと習いましたが、どのような工程を経ればそのような接合が可能なのでしょうか。ただ単に、溶かして、くっつけて、冷やして固めるではとてもできないような気がするのです。
また、原子配列の整合性を考慮するならばあまりに原子構造が異なるとヘテロ接合は不可能になるのでしょうか。

Aベストアンサー

No.1もちょっと惜しい。
ヘテロ接合を作るために格子定数などをきちんと合わせて結晶を成長させることをエピタキシャル成長といいます。
基本的には茹でた塩水を冷まして塩の結晶を析出させるのと同じで、種となる半導体結晶に原料を接触させて、温度を下げて結晶成長します。

古くから使われている手法はLPE(liquid Phase Epitaxy:液相成長)で、融けた原料を基板に接触させ、ゆっくり温度を下げていきます。

ほかに気相成長法(VPE:Vaper Phase Epitaxy)といって、基板に原料ガスを吹き付ける方法、その一種で原料として有機金属ガスを使うMOCVD(Metal Orgsnic Chemical Vaper Epitaxy)、真空中で蒸発させた原料原子を吹き付ける方法(MBE:Molecular Beam Epitaxy)などがあります。

Qpn接合の接合方法について

pn接合の接合方法について教えてください。
最近半導体を扱うことがあり、素人のため疑問に思ったため質問します。
pn接合はイオン注入などで濃度差をつけるという他の方の質問は確認したのですが、
単純に接触させた状態(厳密には粗さで隙間がある)でも
整流作用は起こるようなものなのでしょうか。

もっといえば多少の微少隙間がある場合(数nm~μm?)でも
整流作用は起こるのでしょうか。

無知な質問で申し訳ありませんが、回答お願いいたします。

Aベストアンサー

p形半導体とn形半導体の別々の塊を接触させてもpn接合としては働かないと、半導体の教科書には書かれています。
昔の教科書では、ダイオードとかトランジスタに使う半導体は(欠陥の少ない)単結晶が必要であると書かれていたように記憶してます。
ところが、液晶パネルには多結晶シリコンやアモルファス(無定形)シリコンのトランジスタが組み込まれています。太陽電池も、同様に単結晶に限られていません。結局、単結晶に比べると特性は落ちるものの多結晶や無定形でもpnダイオード等のデバイスに使える訳です。それは、欠陥が大量にあっても何とか動くことを示してます。無定形シリコンが半導体の特性を示すには、数十原子位の半導体原子が綺麗に並んでいるだけが十分なようだと聞いたこともあります。
一方、ショトキーダイオードは、半導体表面に金属を接触させた構造です。

このようなことを思うと、「p形とn形の(点)接触で半導体にならない」というのも本当だろうかという疑問も湧きますね。
原理的には、p形とn形の双方とも非常に清浄で結晶の乱れもそう大きくない場合には、(極微細な)pnダイオードの集合体として働くと思います。
しかしながら、実際には極めて難しいと思います。ショトキーダイオードにしても、それが提起されたのは1920年代頃(?)だったが、実用化したのは1970年代だったと聞きました。半導体に水銀を接触する形では動作しますが、金属の塊を機械的に接触してもデバイスにはなりません。半導体表面の加工や洗浄方法、ならびに金属を蒸着やスパッタで付ける方法に多くのノウハウが必要です。
それでも、半導体に金属を接触されて電圧を掛ければ、何らかの形で電流は流れます。(加えた電圧の方向で異なる電流が流れれば整流特性を観測したと言う人もいるかも知れません)
その時には金属が点接触している箇所が高温になって、半導体部分が溶け、そこに金属や金属に含まれる不純物が拡散した後に再結晶化することで(不完全かもしれないが)pn接合が出来る可能性もありえると思います。

結局、現実的には「p形半導体とn形半導体の(点)接触ではpn接合はできない」と言ってよいと思います。
原理的には出来る可能性があるが、ショトキーダイオードよりも遙かに難しいと思います。金属にくらべ半導体は堅いから、半導体の接触面の原子構造の崩れ方が大きいだろうし、接触部で一度溶融して再結晶化することもないと思います。なぜなら、金属ほど電流が流し得ないだろうから発熱も少ない。さらに、薄膜金属と半導体が反応する温度は両者の合金温度よりもかなり低く、半導体の融解温度はそれよりも大幅に高いからです。

なお、電流が流れる箇所は、接触部以外を考える必要はないと思います。

p形半導体とn形半導体の別々の塊を接触させてもpn接合としては働かないと、半導体の教科書には書かれています。
昔の教科書では、ダイオードとかトランジスタに使う半導体は(欠陥の少ない)単結晶が必要であると書かれていたように記憶してます。
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Q金属の接合 - ロウ付けについて

金属(合金など)を接合するのにdip braise という用法があるようです。 Braising = ロウ付け ということでだいたい想像はできるのですが詳しくはわかりません。スポット溶接などとの違い、ロウ付けの種類などについてご教示いただける方がおられればお願いします。

Aベストアンサー

 'Dip Brazing'とは、接合部にロー付け材料を挟持させて組み上げた被加工物を予熱し、ロー付け材の融点に加熱されロー付け材に適したフラックスを含む溶融塩に浸漬(Dip or Immerse)することで、フラックスを接合面に毛細管現象で供給しつつロー付け材を溶融後、被加工物を溶融塩の容器から引き上げて冷却するロー付法です。複雑な形状や熱変形を抑える場合に使われる方法で、アルミ合金への適用例が多いようです。
 'Dip Brazing'で検索すると、その定義や具体的な製造方法が多くの'Web-site'で紹介されています。ロー付けの種類についても、'Brazing'で検索すると適切な情報が得られます(日本のサイトよりも詳しい)。

http://www.diracdelta.co.uk/science/source/b/r/brazing/source.html
http://www.mech-tronics.com/f_brz.htm
http://www.dipbraze.com/whatis.htm

Qpn接合容量Cが空乏層幅Wを用いるとC=半導体の誘導率/Wであることを

pn接合容量Cが空乏層幅Wを用いるとC=半導体の誘導率/Wであることを示せという問題があります。
とき方が解りません。どなたかアドバイスをお願いします。

Aベストアンサー

下記のURLにそのことが書いてありました。

参考URL:http://nt.hakodate-ct.ac.jp/text/capacitance.pdf

Q高力ボルト ピン接合と剛接合

建築をやっている方!!教えてください!

鉄骨造の接合方法には大きく分けて次の3つあると学校で習いました。
(1)溶接(剛接合)
(2)ボルト接合(剛接合)
(3)ボルト接合(ピン接合)

(1)の溶接が剛接合というのはわかりますが、(2)(3)の違いがわかりません。

高力ボルト摩擦接合は剛?ピン?
高力ボルト引張接合は剛?ピン?
↑そもそも間違っていますか??

高力ボルト接合は全て剛接合だと思っていたのですが…

締め方の違いですか?締める箇所の違いですか?締める本数の違いですか?

知識が少なくてスミマセン。けれど詳しい方、教えてくださると嬉しいです。よろしくお願いします。

Aベストアンサー

理論上、仮定条件上の郷接合、ピン接合と、実際の?、工学上の剛接合、ピン接合は、少し違うことをまず理解してください。
理論上のピン接合など、工学的(安価に入手できる範囲で)に「ない」といたらするどい突っ込みがきそうですが、「ない」と考えてもよいくらいありません。

大梁と小梁の接合は、一般的にウェッブのみGPLでボルト2,3本で接合します。厳密にいうと高力ボルト1本でも面で接合しますので、モーメントを負担します。ましてや、複数本のボルトで接合すると誰が見てもモーメントを負担していますが、工学的にピン接合と考えます。小梁に掛かる荷重によって、大梁にねじりモーメントは掛からないし、小梁は単純梁で計算します。
単純梁の方が応力は大きくなって安全が側になります。大梁も小梁が連続しなかったら、リブPLやらの対応はしますが、小さいので?、そこそこチェックして終了。(時間の無駄。木だけを見て、森を見ていない状態)

逆に小梁がキャンチレバーの場合は、ウェッブやフランジもしっかり接合して、剛接合と考えます。実際は、小梁のモーメントの影響を受け、大梁も必ずねじれるはずですが、計算上は剛です。

細かいことを考えていたら、時間ばかり食って経済的に成り立ちません。大局を見失います。

溶接接合の場合も、ウェッブのみ接合して、ピン接合と仮定して検討する場合もあるでしょう。(実際はありえませんが。)

(2)と(3)の違いはいまさら書きませんが、理解できたでしょうか。溶接だから、ボルトだからという図式ではありません。

実務的なことは数年後に否応なく知ることになります。学生の時は理論をしっかり学びましょう。

理論上、仮定条件上の郷接合、ピン接合と、実際の?、工学上の剛接合、ピン接合は、少し違うことをまず理解してください。
理論上のピン接合など、工学的(安価に入手できる範囲で)に「ない」といたらするどい突っ込みがきそうですが、「ない」と考えてもよいくらいありません。

大梁と小梁の接合は、一般的にウェッブのみGPLでボルト2,3本で接合します。厳密にいうと高力ボルト1本でも面で接合しますので、モーメントを負担します。ましてや、複数本のボルトで接合すると誰が見てもモーメントを負担して...続きを読む

Qpn接合 静電化学ポテンシャル理論の限界は?

半導体のpn接合時における、バンドギャップモデルについての質問です。
半導体デバイス中のキャリアの移動は、ドリフト電流と拡散電流のつりあい、つまり静電ポテンシャルと化学ポテンシャルの平衡で説明されています。
このモデルの限界(つまり現実のpn接合の際の電流・電圧値と食い違う点)には一体何があるでしょうか?

教科書をよくよく見ると、熱平衡状態ならば、という但し書きがあるので熱的に非平衡な状態ならば通用しない、というのは分かるのですが・・・。
高電圧をかけた時にもバンドギャップモデルが適用できるのでしょうか、また、その他の適用できない状況はどのようなものがあるのでしょうか?

どなたか教えてくださると助かります。

Aベストアンサー

半導体のpn接合の電流-電圧特性がexp(q V/kT)に比例する関係がどこまで適用できるのかという質問と解釈します。
オーダーとして10A/cm2程度以下の小電流で近似的に成り立つようです。
しかしながら、製造プロセス中に欠陥等が誘起されますと小電流でもこの関係は崩れます。大電流ではexp(q V/kT)に比例する関係は基本的に成り立ちません。これは、約1V程度以上の順方向電圧がかかる状況に当たるでしょう。
例えば数十Vから数百V以上の逆方向電圧がかかる状況では、exp(q V/kT)に比例するリーク電流が発生します。しかしながら、現在主流のシリコンを使った半導体では、このタイプのリーク電流よりも空乏層中で自然発生する自由電子-正孔対に起因するものが(少なくとも室温程度では)大きくなります。
次にモデルの話ですが、pn接合の動作モデルに特別な名前はないのと違いますか? "半導体デバイス中のキャリアの移動をドリフト電流と拡散電流の釣り合い"で説明されますが、これは"ドリフト-拡散モデル"というのが適当だと思います。
このモデルにアインシュタインの関係式(D=(kT/q)μ)を使うと"半導体のpn接合の電流-電圧特性がexp(q V/kT)に比例する関係"を導くことができます(D:拡散係数, μ:ドリフト移動度)。
また、アインシュタインの関係式が成り立っているとすると、pn接合を隔てたキャリア(正孔あるいは自由電子)がボルツマン分布していることが導かれます。
アインシュタインの関係式は熱平衡状態で成り立ちます。キャリアのボルツマン分布も同様です。電流が流れている状況は熱平衡状態ではありません。しかしながら、ドリフト電流や拡散電流に対して、それらの差(すなわち動作電流)がごく小さい場合には、アインシュタインの関係式やボルツマン分布が成り立つと近似できる訳です。
pn接合の動作機構に"バンドギャップモデル"という名前は使わない方がいいと思います。
また、"ドリフト電流と拡散電流のつりあいを静電ポテンシャルと化学ポテンシャルの平衡"という考えも不適切だと思います。p, n領域の間には化学ボテンシャル(フェルミレベル)の差があり、その間にはそれに拮抗する静電ポテンシャルは発生してますが、その状況を"平衡"しているというのは不適切であると思うからです。化学ボテンシャル(フェルミレベル)は静電ポテンシャルを含む概念だと思います。

半導体のpn接合の電流-電圧特性がexp(q V/kT)に比例する関係がどこまで適用できるのかという質問と解釈します。
オーダーとして10A/cm2程度以下の小電流で近似的に成り立つようです。
しかしながら、製造プロセス中に欠陥等が誘起されますと小電流でもこの関係は崩れます。大電流ではexp(q V/kT)に比例する関係は基本的に成り立ちません。これは、約1V程度以上の順方向電圧がかかる状況に当たるでしょう。
例えば数十Vから数百V以上の逆方向電圧がかかる状況では、exp(q V/kT)に比例するリーク電流が発生しま...続きを読む

Q木構造のボルトと釘の接合

木構造の接合で
剛性→ボルト接合<釘接合
靭性→ボルト接合>釘接合
と言うことですが
自分の中では感覚が逆なのですがなぜでしょう?

日頃現場での経験では
しっかり固定したい時はやわらかい釘よりも固いボルトを使うので
釘接合よりもボルト接合の方が剛性がありそうです。
逆に釘の方が材自体が軟鉄で粘っこいので
靭性はボルト接合よりも釘接合の方が靭性がありそうです。

Aベストアンサー

木構造計算基準では、ボルトの耐力と、釘の耐力が定められています。
ボルトは、曲げ、せん断、引張の許容耐力が定められています。
釘については、せん断と引抜の許容耐力が決められています。
ここまで書けば、勉強家のmezakenさんには、察しがつくと思いますが・・・
釘接合では、ボルト接合より沢山の本数を打ちますよね~
剛性と靭性の力の要素を考えると答えが導き出せるはずですが・・・

只今、2件の性能評価物件の締めきりに追われ「てんやわんや」なんざんす。
時間をかけてうまく説明できなくてすみまへん。
でも問題の解決のヒントになれば幸いです。
とりあえずは、今日のところは失礼します。

QPN接合について

PN接合についての質問です。

順方向で電流を流した場合、再結合というのはすべて接合部付近で起きていると考えてよいのでしょうか?

それからダイオードと発光ダイオードは何が違うのでしょうか?発光ダイオードは再結合時に光を発するような材料を使用しているという認識でよいのでしょうか。

Aベストアンサー

>順方向で電流を流した場合、再結合というのはすべて接合>部付近で起きていると考えてよいのでしょうか?

その通りです。印加電圧分だけ電位障壁が下がって、n型P型間の電子正孔の移動が可能になり電流が流れます。(順方向)接合部付近で起こるのは自明ですが、一応、直接遷移型半導体のpn接合では接合境界付近のp型層内で伝導帯に注入された電子が多数キャリアである荷電子帯の正孔と、正孔についても同じです。これを利用して効率よく発光させた素子が発光ダイオードです。

>それからダイオードと発光ダイオードは何が違うのでしょ>うか?

ダイオードについては「逆バイアス」をかけた時のことを考えていただければ利用法などわかると思います。逆バイアスをかけると電位障壁が大きくなり、逆に流れなくなりますね。要するに電流に整流性をもたらす素子という意味合いが強いと思います。(めちゃくちゃ強い逆バイアスの場合は、トンネリングで流れちゃうんですが、「ツェナーダイオード」)
個人的には「バンドベンディング」について調べると吉かなと思います。


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