半導体って、そもそもナニ？

はじめに

みなさん、「半導体」という言葉を聞いたことはありませんか？スマホ、コンピュータ、家電製品、そして最近話題のEV（電気自動車）まで、私たちの生活に欠かせないもので使われています。しかし、「名前は聞いたことあるけど、具体的に何なの？」という人も多いのではないでしょうか？今回は、半導体とは何か、そしてその基礎となるデバイスたち（ダイオード、トランジスタ、FETなど）について、初心者向けに分かりやすく説明していきます！

半導体とは？

まず、「半導体」という名称について考えてみましょう。「半」は「中間」、「導体」は「電気を通す物質」のことです。つまり、半導体とは「電気を中程度に流す物質」のことなんです。

電気を通しやすい「導体」（例：金や銅）、全く通さない「絶縁体」（例：ゴムやプラスチック）のちょうど中間の性質を持っているため、「半導体」と呼ばれます。この中間の性質を利用して、自由自在に電気の流れをコントロールすることができるのが、半導体のすごさです！

半導体の材料：シリコン

半導体として最もよく使われているのは「シリコン」という物質です。シリコンは自然界にたくさん存在している元素の1つで、砂や石の主要な成分でもあります。このシリコンに特定の不純物を加えると、電気の流れを調整することができるようになります。

たとえば

• 「N型半導体」：自由電子が多く、マイナスの電荷を運びやすい性質を持つ。
• 「P型半導体」：正孔（ホール）と呼ばれるプラスの電荷の空間が多い。

これらN型とP型を組み合わせたものが、多くの半導体デバイスの構造の基本です。

ダイオードとは？

最初に紹介するのはダイオードです。これを一言で言えば、「電気を一方向にしか流さない部品」です。

ダイオードの仕組み
ダイオードは、1つのN型半導体と1つのP型半導体を接合させて作られています。この接合部分を「PN接合」と呼びます。この構造によって、

• 順方向（電気を流したい方向）では電気が流れる。
• 逆方向（電気を流したくない方向）では電気をシャットアウトする。

たとえば、発光ダイオード（LED）もこのダイオードの一種です。電気が流れると光が出る仕組みは、身近な場所でもよく見かけます。

トランジスタって、何？

次に紹介するのはトランジスタです。これも半導体を使ったパーツですが、もっと「応用範囲が広い部品」です！

トランジスタの役割
トランジスタは、

• スイッチとしての役割（オン/オフを切り替え）
• 増幅としての役割（小さい信号を大きくする）

ができます。譬えるなら、「水道の蛇口」のようなもの。わずかな操作で、大きな流れをコントロールできるのが特徴です。

NPN型とPNP型
トランジスタは中身の構造によって「NPN型」と「PNP型」に分けられます。ここでは、NPN型を例にしてみましょう。

• NPN型は、N型半導体 → P型半導体 → N型半導体の3層構造です。
• 真ん中の「P型部分」を制御することで、両端に流れる電流を自由に操作できます。

FET（電界効果トランジスタ）とは？

最後に紹介するのはFET（Field Effect Transistor：電界効果トランジスタ）です。トランジスタの一種ですが、その動作は少し違います。FETは「電圧」によって「電流の流れ」をコントロールする仕組みを持っています。

FETの構造
FETは3つの端子を持っています

• ソース（Source）：電流の入り口
• ドレイン（Drain）：電流の出口
• ゲート（Gate）：操作ポイント

ソースとドレインを動かす水路のイメージをしてみましょう。この水路を閉じたり開いたりして、水（電流）の流れを調整するのがゲートの役割です。

MOSFET

FETの中には、特にMOSFET（モスフェット）というものがあります。これは「金属（M）－酸化膜（O）－半導体（S）」の構造からきています。MOSFETの特徴は、小さなエネルギーで動作できること。そして、コンピュータのチップ（CPUなど）の中では、このMOSFETが主役として大量に使われています！

まとめ

半導体は、電気をコントロールするための魔法のような材料です。そして、その半導体の性質を使っていろいろなデバイスが開発されました。

• ダイオードは「電気の一方通行」。
• トランジスタは「スイッチ」や「増幅」。
• FETは「電圧で電流を調整」。

これらが組み合わさることで、スマホやパソコン、テレビといった身の回りの電子機器が動いているのです。

また、電子負荷装置は「半導体を使った負荷装置」であり、負荷デバイスとしてパワーMOSFETなどが使われています。

次回、電子機器を見るときは、ぜひ「この中でダイオードやトランジスタがどう使われているのかな？」と考えてみると、少し違った視点で楽しめるかもしれませんよ！

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