なにやらいきなりの質問でスイマセン。

PN接合ダイオードで、
N型半導体に不純物(リン)を過剰に加えた場合、
これは ”エキサダイオード ”と言えるのでしょうか。

A 回答 (1件)

なにやら、良く分かっていないのに回答してスイマセン (^^;


“エキサダイオード”→“エサキダイオード”ですよね?

参考URLの第1部 第9章からふたつめの「エサキダイオード」の
ページを見ると、そう言えるのではないか、と思いますよ。

参考URL:http://www.sony.co.jp/Fun/SH/index_n1.html
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この回答へのお礼

ハぁッ!?(爆)
そうだったのですね・・・!(無知)

参考URL有難う御座います。

お礼日時:2001/06/11 21:07

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QHPLC 純度 不純物 重ね打ち

はじめまして。HPLCを用いて、分析をしている大学院生です。
HPLCを用いて、合成品Aの純度確認を行っています。合成品Aを0.1% w/v%調整し、分析しています。不純物ピークが四つ見られ、その不純物を特定するために、不純物(と考えている)標品四つと合成品Aとを「重ね打ち」するように先生にアドバイスを受けました。「重ね打ち」についてよく理解できていません。
・試料の調整の仕方がわかりません。 合成品Aを0.1% w/v%調整したもの中に、不純物と考えられる標品四つを混ぜ合わせたものを試料として、HPLC で分析すれば良いのでしょうか?各不純物はどのくらいの割合(それぞれ何 w/v%に調整し、それぞれどれだけの体積を)入れて分析するのでしょうか?
・各不純物の同定の見なし方がわかりません。各ピークの同定は、重ね打ちした際、ピークが割れずに一つのピークであれば、同定と見なしても良いのでしょうか?
その他にも、「重ね打ち」で重要な点がありましたら、教えてください。

合成品AのHPLC分析における面積%は、
主成分ピーク(合成品A):96%
不純物ピークB:2%
不純物ピークC:1%
不純物ピークD:0.5%
不純物ピークE:0.5%
です。
宜しくお願いします。

はじめまして。HPLCを用いて、分析をしている大学院生です。
HPLCを用いて、合成品Aの純度確認を行っています。合成品Aを0.1% w/v%調整し、分析しています。不純物ピークが四つ見られ、その不純物を特定するために、不純物(と考えている)標品四つと合成品Aとを「重ね打ち」するように先生にアドバイスを受けました。「重ね打ち」についてよく理解できていません。
・試料の調整の仕方がわかりません。 合成品Aを0.1% w/v%調整したもの中に、不純物と考えられる標品四つを混ぜ合わせたものを試料として、...続きを読む

Aベストアンサー

>不純物と考えられる標品四つを混ぜ合わせたものを…
混ぜないで一つずつくわえたサンプル四種を作るのが適切です。
>それぞれ何 w/v%に調整し…
不純物ピークが2%以下ですので、モル吸光係数を合成品Aとほぼ同程度と見て、標品は0.001% W/V程度が適切でしょう。多すぎるとピークが完全に隠れてしまい、ピークが分裂しているかどうか分りません。
インテグレータの値が正確なら不純物の収率の概算も出来ます。

Qpn接合ダイオードについて

pn接合ダイオードは日常生活では何に利用されているのでしょうか?
一定の方向にしか電流が流れず逆方向には流れないという特性があるのはわかっているんですが。
それを考えると逆流しても大丈夫みたいな感じなので、逆流しそうなものに利用とかですかね?

Aベストアンサー

簡単なところでは…
家電製品の殆どが直流で動作(制御)しています。100Vの交流を直流に変えるのにダイオードが使われています。

参考URL:http://www.mizunaga.jp/rectify.html

Q固体中の転位と不純物

こんにちは

固体中に発生した転位が不純物にピン止めされることで
その運動が阻害される現象がありますが、なぜ不純物と相互作用するのか分かりません
不純物原子の半径が母体の原子より小さいため・・・という記述がありましたが
その意味がいまいち理解できません、ここでいう不純物原子は炭素や窒素を仮定しています

どうぞよろしくお願いします

Aベストアンサー

なるほど、転位が結晶中の単なる仮想的な曲線で、不純物が単なる点であるならば相互作用するのは不思議に思えます。
しかし実際の転位はその周辺に必ずひずみを伴いますし、不純物の存在も周囲にひずみを与えます。その不純物が置換型であっても侵入型であってもです。ひずみを伴うもの同士と考えれば相互作用があることは納得できると思います。

とりあえず結晶中の刃状転位の図を描いてみます。○は個々の原子に対応します。またご存じかと思いますが「⊥」は転位の存在を表す記号です。

 ○  ○  ○  ○  ○

 ○  ○  ○A ○  ○

  ○  ○ ⊥ ○  ○ 

  ○   ○   ○  ○

   ○  ○  ○  ○

図1 結晶中の転位

図中で転位の上方、Aと記した原子の近傍は圧縮側にひずんでいます。これと逆に転位の下方では引張り側にひずんでいます。ここに不純物がやってきた場合、その不純物の原子半径が結晶を構成する原子のそれより小さいなら、転位上方のAの位置に入った方がエネルギー的に安定です。(原子半径が大きければ当然、転位下方に入るのが安定)
とりあえず図2のように不純物原子(●)を入れてみます。半径は結晶構成元素のそれより小さいとします。ひずみの変化を図でうまく描くのは難しいですが、図1よりエネルギー的に安定となることはお分かりいただけると思います。(細かく言えば原子半径以外の要素もあるのですがここでは割愛します)

 ○  ○  ○  ○  ○

  ○  ○   ●   ○  ○

  ○  ○ ⊥ ○  ○ 

  ○   ○   ○  ○

   ○  ○  ○  ○

図2 不純物での置換

また図2の状態から例えば図3のように転位を移動させようとすると、エネルギー的により安定な状態から転位を引き抜くことになりますからその分余計にエネルギーが必要です。図2のようにいったん転位と不純物がペアで落ち着いたなら、不純物を動かすにしても転位を動かすにしても簡単ではないということがお分かりいただけるでしょう。

 ○  ○  ○  ○  ○

  ○  ○   ●   ○   ○

  ○  ○  ○ ⊥ ○ 

  ○   ○  ○   ○

   ○  ○  ○  ○

図3 転位の移動

そもそも転位の周辺には不純物が集まり易いことも知られています。上で「原子半径が小さければ転位上方に入ると安定」と書きましたが、その相互作用は意外に大きくて室温での熱的エネルギーの10倍~20倍あります。
実際に転位周辺に不純物が集まってくるかは母相中での拡散速度にもよりますが、金属材料などを溶融で作る場合は固化直後に温度が十分高い状態を経ることになります。その温度域であれば当然ながら室温より何桁も大きな拡散速度を有するので、不純物の転位近傍への集積は一般に容易に生じる現象です。
転位周辺に不純物が集積するとエネルギー的にはさらに安定になり、転位をそこから移動させるのはますます難しくなります。このように転位を理由に不純物が集まった周囲環境(雰囲気)のことをコットレル雰囲気(Cottrell atomosphere)と呼んでいます。

転位やひずみ、不純物との相互作用についてここで全てを説明することは残念ながら不可能です。大学の講義にして少なくとも1、2回の分量はあります。もしさらに詳しく知りたければ鈴木秀次「転位論入門」(アグネ、1967)あたりをご覧になることをお勧めします。版を重ねて長いこと出ている本なので、大学工学部の図書館などで見つかると思います。

なるほど、転位が結晶中の単なる仮想的な曲線で、不純物が単なる点であるならば相互作用するのは不思議に思えます。
しかし実際の転位はその周辺に必ずひずみを伴いますし、不純物の存在も周囲にひずみを与えます。その不純物が置換型であっても侵入型であってもです。ひずみを伴うもの同士と考えれば相互作用があることは納得できると思います。

とりあえず結晶中の刃状転位の図を描いてみます。○は個々の原子に対応します。またご存じかと思いますが「⊥」は転位の存在を表す記号です。

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Qバイポーラトランジスタと2個のpn接合ダイオードの接続

バイポーラトランジスタ(npn型)について調べています。
バイポーラトランジスタは、図で示すと”2コのpn接合ダイオードの接続で構成出来るようにみえます”が
2個のpn接合ダイオードを接続すると、正常なトランジスタの動作をするのでしょうか??実際どういう動作になるのでしょうか?
良く分かりません。教えてくだされば嬉しいです。よろしくお願いします。

Aベストアンサー

バイポーラトランジスタは少数キャリアを注入するデバイスなので、ベース厚さよりも、少数キャリアの拡散長のほうが長くないと、ベース輸送効率 β が小さくなってしまいます。ベース接地の電流増幅率 α は、α = γ*β で表されます( γ はエミッタ輸送効率 )ので、β が小さいと電流増幅率が小さくなってしまいます。エミッタ接地での電流増幅率 hfe は、hfe = α/( 1 - α ) ですので、 α が1に非常に近い値でないと、hfe が極端に低下してしまいます(例えば、α = 0.9 になっても、hfe = 9 と極端に低下する)。

ベース輸送効率 β は、ベース幅を Wb、ベースでの少数キャリアの拡散長を Ln とすれば、β = 1/cosh( Wb/Ln ) で表されます。Ln は 1 μm のオーダですので、Wb = 10 μm 、Ln = 1 μm とすれば、β = 1/cosh(10) = 9×10^(-5) となってしまい、仮に γ = 1 であったとしても、α = 9×10^(-5) ですから、hfe = 9×10^(-5) とほとんど増幅素子として機能しません。一方、Wb = 0.1 μm 、Ln = 1 μm ならば、β = 0.995 なので、hfe = 200 と、普通のトランジスタとして動作します。

2個のpn接合を張り合わせても、ベース領域を 0.1 μm = 100 nm と極端に薄くしないとトランジスタにならないと思います。

余談ですが、ショックレーが点接触トランジスタを発明したとき、基板(ベース)の上に2本の針(コレクタとエミッタ)を立てていましたが、この針の距離を非常に小さくしないと増幅作用が出なかったと言われています。この針の間隔がベース幅に相当することを考えれば当然の結果かもしれません。ちなみに、このとき基板となっていた部分をベースと呼ぶのは、その名残りだそうです(今のトランジスタはベースが基板にはなっていません)。

バイポーラトランジスタは少数キャリアを注入するデバイスなので、ベース厚さよりも、少数キャリアの拡散長のほうが長くないと、ベース輸送効率 β が小さくなってしまいます。ベース接地の電流増幅率 α は、α = γ*β で表されます( γ はエミッタ輸送効率 )ので、β が小さいと電流増幅率が小さくなってしまいます。エミッタ接地での電流増幅率 hfe は、hfe = α/( 1 - α ) ですので、 α が1に非常に近い値でないと、hfe が極端に低下してしまいます(例えば、α = 0.9 になっても、hfe = 9 と極端に低下する)。

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Q「不純物」の対義語する言葉を教えてください。

対義語というのかは分かりません

比例する言葉、反比例する言葉、
対等する言葉、逆の言葉…

「不純物」という単語は辞書に乗っていますが
「不純物ではないもの」を意味する単語が載っていません

「純」の反対は「不純」だと思いますが
「不純物の」反対が分かりません。

ご存知の方どうぞ教えてください。宜しくお願いします。

Aベストアンサー

 「純」には一定の語感覚の観念がありますね。
 その観念を中心に考えると、純なるもの、要素という表現が浮かびます。
 これでは多分ご不満でしょう。
 異物、雑物という要素的なことを中心に考えると、本来要素とかなるのでしょう。
 近所では“純正”部品を誇り、なんて看板があります。
 でも純正物も納得してくれないでしょう。
 造語がいやなら、純粋か無雑にその都度、適宜に言葉を付加する以外にないかもしれませんね。
 或いは純基物というのはあるんですが。

Qpn接合ダイオード

pn接合ダイオード
pn接合素子に順方向電圧をかけると電子と正孔の再結合が起こると思いますが,それが非発光か発光かは半導体の欠陥などによって決まるのでしょうか?いま,発光ダイオードについて調べていたのですが,ふつうのダイオードも発光ダイオードの構造も変わらないような気がします.それならダイオードも発光してることになるのではと思いました.

発光ダイオードは光を取り出せるようにしてあるということでしょうか?また,調べていると発光はpn接合面で起こると書かれているのですが,実際はp型中でもn型中でもおこるように思います.どうでしょうか?(金属銅線中ではさすがにおこらない?)

Aベストアンサー

>非発光か発光かは半導体の欠陥などによって決まるのでしょうか
光らない普通のpn接合ダイオードでも再結合が起きますが、使われている材料(シリコン)がもともと光りにくい性質(間接遷移型)なので光ることはありません(欠陥が全くなくても光りません)。一方、発光ダイオード(LED)に使われている材料(AlGaAsやGaInN)はもともとよく光る性質(直接遷移型)なので、再結合が起きれば発光します(多少の欠陥があっても)。欠陥が多ければ非発光になる確率が増えて発光効率が落ちますが、再結合して光るかどうかは、pn接合を構成している材料が何かで決まります。

半導体工学で学習されたかと思いますが、光らない普通のpn接合ダイオードに順方向電圧をかけると、n型半導体側から電子が、p型半導体側から正孔が注入されます。電流が非常に小さい領域では、電子と正孔が再結合することで電流が流れます(途中で再結合するため、電子と正孔は反対側まで到達しない)。電流が大きくなっていくと、再結合による電流に加えて、電子がn型からp型に拡散し、正孔がp型からn型に拡散することで流れる拡散電流の割合が増えていきます。さらに電流を大きくすると、流れる電流のほとんどは拡散電流だけになります(再結合電流自身が減るのでなく、拡散電流の大きさに対して相対的に割合が減るということ)。

再結合電流が支配的な低電流領域では、電流 ∝ exp{ q*印加電圧/(2*k*T) } となります(q は素電荷、k はボルツマン定数、T は絶対温度)。一方、拡散電流が支配的なところでは、電流 ∝ exp{ q*電圧/(k*T) } となります(k*Tの前に2がついていない)。電流の対数を縦軸に、電圧を横軸として、電流-電圧特性のグラフを描くと、それぞれの領域で傾斜が異なる(再結合電流が支配的なところでは傾斜が緩い)ので、どちらの電流が支配的かが分かります。

LEDの場合も、構造が同じpn接合なら、同じ電流-電圧特性になりますが、LEDの場合は再結合でしか発光しないので、拡散電流が増えても、発光強度はそれに応じて増えません(電流を増やすと発光強度の増加率が鈍化する)。

>実際はp型中でもn型中でもおこるように思います
単純なpn接合のLEDなら、接合面以外のところでも再結合は起きます。
n型層に注入された電子は、接合界面を通り過ぎて、p型層にまで拡散します。p型層に注入された正孔も、接合界面を通り過ぎて、n型層にまで拡散するため、接合面以外のところにも電子と正孔が存在するため、接合面以外のところでも再結合は起こります。

ただし、最近の高輝度LED(赤・緑・青・白色)は、単純なpn接合ではありません。量子井戸構造といって、発光色に対応したバンドギャップを持つ発光層を、それより大きなバンドギャップを持つ層でサンドイッチした構造になっているので、n型層に注入された電子は、接合界面(量子井戸層)を通り過ぎることはできず、量子井戸に落ち込み、そこに閉じ込められます。p型層に注入された正孔も量子井戸に落ち込み、その先には進めないようになっているので、電子と正孔が同居しているのは量子井戸層だけになります。したがって、量子井戸構造のLEDでは、再結合は量子井戸層でしか起こりません(このため再結合効率が良くなって発光効率が向上します)。したがって、LEDの電流-電圧特性は、電流 ∝ exp{ q*電圧/(2*k*T) } となる領域がほとんどを占めます。

>非発光か発光かは半導体の欠陥などによって決まるのでしょうか
光らない普通のpn接合ダイオードでも再結合が起きますが、使われている材料(シリコン)がもともと光りにくい性質(間接遷移型)なので光ることはありません(欠陥が全くなくても光りません)。一方、発光ダイオード(LED)に使われている材料(AlGaAsやGaInN)はもともとよく光る性質(直接遷移型)なので、再結合が起きれば発光します(多少の欠陥があっても)。欠陥が多ければ非発光になる確率が増えて発光効率が落ちますが、再結合して光るか...続きを読む

Q希硫酸の電気分解時における不純物の電解電流について

電気化学初心者です。
今勉強中の書籍に
希硫酸を分解するとき、「1.5V以下の電圧で流れる電流は主に不純物の電解電流である。仮に水も硫酸も純度100%で1.5V以下なら電流はほぼ0」という記述があったのですが、
不純物の電解電流とは何なのか、なぜ不純物の電解電流といえるのか、なぜ電流が0といえるのか、教えていただけませんでしょうか。
宜しくお願い致します。

Aベストアンサー

「ネルンストの式」・「電位」の概念は大丈夫ですか?
簡単に言うと、
電気分解する時には、陽極で酸化、陰極で還元が起きます。
酸化反応を起こすためには、ある電位以上にする必要があり、
還元反応を起こすためには、ある電位以下にする必要があります。
この電位の差が電気分解するために必要な最低限の印可電圧となります。
参考:
http://www.geocities.jp/acaradisco55/Taikou/science54.html
※ここでは、1.23Vとなっていますが、溶液の抵抗等を考慮すると、有意に反応が進むためには1.5Vぐらい必要になるのでしょうかね?

さて、ここで水分子(pH条件によってはOH^-)より、酸化されやすい分子やイオンが存在すると、先にそちらが酸化されるため反応に必要な電位は下がります。
また、水分子(pH条件によってはH^)より、還元されやすい分子やイオンが存在すると、先にそちらが還元されるため反応に必要な電位は上がります。
結果としてより小さな印可電圧で反応が起きるため電流がながれることになるのです。
これを「不純物の電解電流」と、説明しているのでしょう。

「ネルンストの式」・「電位」の概念は大丈夫ですか?
簡単に言うと、
電気分解する時には、陽極で酸化、陰極で還元が起きます。
酸化反応を起こすためには、ある電位以上にする必要があり、
還元反応を起こすためには、ある電位以下にする必要があります。
この電位の差が電気分解するために必要な最低限の印可電圧となります。
参考:
http://www.geocities.jp/acaradisco55/Taikou/science54.html
※ここでは、1.23Vとなっていますが、溶液の抵抗等を考慮すると、有意に反応が進むためには1.5Vぐらい必要にな...続きを読む

QPN接合ダイオード

PN接合ダイオードやツェナーダイオードの電圧電流特性を測定するときに電圧計や電流計を当然間に入れますが、そのときの内部抵抗は測定結果にどの程度影響を与えるのかおしえてください。

Aベストアンサー

答えではありません
貴方がどの程度の知識を持っているのか判りませんが

普通に51/2 桁位のDMM2台と精度の高い直流安定化電源を用意し、パソコンで制御しながら計測すれば内部抵抗は気にしなくていいと思われます。

上記のようなDMMであれば入力インピーダンスは数メグオームあり内部抵抗は無視できます。
(おおよそは計算できるはずです)
(電流の測定にはDMMの電流計測レンジを使わず「計測器用外付分流器(シャント)」を使用しオームの法則で電流値を計算値で出すとよい)

基本の基本とすれば精度の高いリップルノイズの少ない電源が必須です。

<重要> なことは、被試験対象物に電流を流すので、内部温度が絶えず上昇しているということで、手作業で測定していては「何を測定しても無意味」となります。(特にツェナーダイオード)

測定条件を整え、自動計測するのが安心と思われます。

Qなだれ降伏とツェナー降伏の不純物濃度

なだれ降伏ではpn接合の不純物濃度は低い場合に起こりやすく、ツェナー降伏では高い場合に起こりやすいと聞きますが、これはなぜなのかわかりません。

自分なりに考えた答えは、不純物濃度によって空乏層の厚みを変えている。つまり、なだれ降伏とツェナー降伏は空乏層の厚みの差で区別できる。なんですけど、足りない点とかありそうで・・・

おねがいします。

Aベストアンサー

>自分なりに考えた答えは、不純物濃度によって空乏層の厚みを変えている。つまり、なだれ降伏とツェナー降伏は空乏層の厚みの差で区別できる。なんですけど、足りない点とかありそうで・・・

その通りです。なだれ降伏が起こる電圧は、電子と正孔のイオン化率を空乏層に渡って積分した値によって、ほぼ決まります。(もう少し厳密な式は、アバランシェフォトダイオードなどの教科書に載っています。)不純物密度が小さいと、空乏層幅が広がりますので、小さいイオン化率で(すなわち低い電界で)なだれ降伏が起こります。
一方、純物密度が大きいと、空乏層幅が狭く、高電界でなければなだれ降伏が起こりません。高電界ではトンネル効果が起こりますので、これによるツェナー降伏がなだれ降伏よりも先に起こってしまうのです。
もちろん、トンネル効果はバンドギャップが小さいほど、また、有効質量が小さいほど起こりやすくなりますので、なだれ降伏とツェナー降伏のどちらが起こるかの境目の不純物密度は、バンドギャップが小さく有効質量が小さい半導体ほど小さくなります。

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。


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