私たちが使っている、携帯電話やパソコンには、

半導体と呼ばれる部品が使われています。

昔はトランジスタというものでしたが、

時代とともにIC、LSI、超LSI、とその性能は進化

してきました。

この半導体の中で起きている現象が量子論の集大成

のようなものです。

シリコンやゲルマニウムのような電気を通さない物質

に少量の不純物を混ぜると、電気的な性質を自在に

コントロールすることができるようになります。

それが半導体で、現代の電気製品にはなくてはならない

ものとなったのです。

半導体を装置か何かの名前だと思っている人も

いますが、物質の分類の一つです。

金属など電気を通す導体、ゴムのように

電気を通さない不導体、その中間の性質をもつ

物質を半導体と呼びます。

（半導体）とはいったい何なのか？

半導体の仕組みを知るうえで重要なものとして

バンド理論というのがあります。

半導体の電気の流れやすさの違いを説明する考えです。

電子は、原子核の周りを決まった軌道上を回っていますが

どの軌道に入るかは、電子がもつエネルギーの量できまります

原子がたくさん集まると、その数だけ電子の軌道も

増えますね。似たような軌道が束のように集まったもの

を、エネルギー帯といいます

帯と帯の間は軌道が無いので電子が通れず、

禁止帯と呼ばれています。

そして電子が許容量いっぱいまで入って、

電子が動けなくなった状態のエネルギー帯を価電子帯、

隙間があって電子が自由に動けるエネルギー帯を

伝導帯といいます

伝導帯は、価電子帯と伝導帯がとなり合っているので

電圧をかけると電子は自由に動き（電気が流れ）ます

絶縁体は価電子帯と伝導帯の間に幅の広い禁止帯が

あって、電子が動けないので、電圧をかけても

電気は流れないのです。

そして半導体も価電子帯と伝導帯の間に禁止帯があるのですが

その幅が狭いので、価電子帯に移れる電子もいます。

半導体の電子にも、トンネル効果が関係しています

たとえば、電線や回路は電気の通り道です。

電子はもちろん通り道の中を通ります。

しかし、この道をどんどん細くしていくと、電子が道の

外にでてしまうことがあるのです。

そのため、一定以上の電圧をかけると、電流が減ってしまいます

道がない場所を通れるはずがない、と思うでしょうが

それを可能にしてしまうのがトンネル効果です。

携帯電はなどにはいっている半導体は非常に小さく

回路もとても細いです。半導体を作る時は、

このトンネル効果も考慮されています。

トンネル効果は、電子が波の性質をもつという面で考えて

波の振動が壁を通り越して、壁の外側に伝播したと

考えるとわかりやすいでしょう

たとえば、自分の部屋の壁に向かって叫んだら、

隣の部屋の人に聞こえるというイメージです。

半導体の秘密