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なぜチップ (または電子製造) では導体ではなく半導体が使用されるのでしょうか?

半導体は生活の重要な部分となっており、その使用は至る所で行われています。半導体がなければ、ラジオ、コンピューター、携帯電話、テレビ、洗濯機、ビデオゲームは存在せず、もちろん 3D プリンティング、自動運転、スマート医療、太陽光発電も存在しません。モノのインターネットの急速な発展により、半導体の汎用性もさらに高まりました。

真空管技術（電子管としても知られる真空管は、高コスト、非耐久性、サイズ、低効率を理由に半導体に置き換えられ、内部の電極とフィラメントは導電性です）に依存しているにもかかわらず、多くの電子機器は作成した。真空管の時代を振り返ると、テレビ、蓄音機、ラジオにはすべて真空管回路が搭載されており、電源を入れるたびに数分間のウォームアップが必要で、非常に不安定でした。過去 60 年間にわたり、半導体テクノロジーにより、デバイスの高速化、小型化、安定性の向上が可能になりました。

では、なぜこれらの電子デバイスの製造に導体ではなく半導体を使用するのでしょうか?

半導体とは何ですか?半導体は、導体 (通常は金属) と絶縁体 (通常はセラミック) の間で電気を伝導する材料です。半導体は、純粋な元素 (シリコンまたはゲルマニウム) または化合物 (ガリウムヒ素またはセレン化カドミウム) の場合があります。ドーピングのプロセスでは、少量の不純物が純粋な半導体に追加され、その結果、材料の導電率が大きく変化します。

ほとんどの電子デバイスはトランジスタに基づいて製造されており、トランジスタは増幅、発振器、演算などの機能を実行しますが、これらはすべて半導体によって行われます。

では、なぜ導体ではなく半導体なのでしょうか?

半導体の導電率は広範囲にわたるため、導体は非常に高い導電率のみを持ちますが、日常生活では必ずしも必要ではありません。半導体と適切なドーピングを使用すると、要件に応じて導電率を変更できます。同時に、導体をドーピングすることは不可能であり、その制御不可能な性質により、必要なものを正確に達成することが不可能になります（導体には多数の電荷キャリアがあり、ドーピングの効果はほとんどないことを想像してください）。

回路内の点 A と B が導体で接続されていると仮定すると、それらの間に電圧が発生し、2 点間に電流が流れます。ここでは電流の流れを制御する方法がありません。逆に、A 点と B 点が絶縁体で接続されている場合、電流は流れず、(想像を絶するレベルに電圧を上げない限り) 電流を流す方法はほとんどありません。

ただし、点 A と点 B の間にトランジスタを使用すると、電流を制御する強力な方法が提供されます。トランジスタは点 A と B の間に位置し、新しい点 C を追加します。これにより、点 C と B の間に電圧差を加えると、A と B の間に電流が流れ始めます。これらは非常に低い電圧 (5 ボルト未満) で実行できます。 ）および低電流（低消費電力）。導体や絶縁体のみを使用することはできません。導体は常に導通するため、絶縁体は決して導通せず、半導体のみが開閉を実現します。

極端なプレイヤーを考慮しなければ（虎の子を選ぶという人もいますが）、ほとんどの人は猫を選ぶでしょう。エクストリームプレイヤーの場合、大きなトラを選びますか?明らかな理由は、制御不能で凶暴だからです。それは導体と半導体に非常によく似ています。

Tiger = 導体 (導電率の制御なし)

Cat = 半導体 (ドーピングにより導電性を制御可能)

科学の世界は厳しく、制御できない技術は長続きしません。