「量子力学」の版間の差分
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→シリコン半導体の特性はトンネル効果か？: 世界初の電気式コンピュータのENIAC（エニアック）も真空管をデバイスとして作られているので、コンピュータの存在すると言う事実だけを根拠として「半導体のトンネル効果の証明だ」などと主張する理屈には、無理があろう。 |
そもそも、ドーパント濃度の極端に高いダイオードのことである。このトンネルダイオードでは、電圧を大きくするほど逆に電流が減少するという「負性抵抗」という現象があらわれる。 江崎は、このような実験事実を解釈するため、トンネル効果を提唱した。 |
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=== シリコン半導体の特性はトンネル効果か？ ===
トンネル効果を提唱した物理学者の江崎玲於奈が、シリコン半導体やゲルマニウム半導体などの研究をもとにトンネル効果を提唱し、江崎はノーベル賞を受賞したので、よく、シリコン半導体などのトランジスタなどが「トンネル効果」の例、上げられることが多い。
なお、江崎がノーベル賞を受賞した1973年は、ジョセフソン（人名）がジョセフソン効果の発見の業績でノーベル賞を受賞した年度でもあり、つまり江崎とジョセフソン（人名）の同時受賞である。
しかし、そもそも、一般によく用いられているダイオード素子やトランジスタ素子の電流の流れる部分は、けっして絶縁体では、さえぎられていない。
江崎らの開発したトンネルダイオードは、そもそも、ドーパント濃度の極端に高いダイオードのことである。このトンネルダイオードでは、電圧を大きくするほど逆に電流が減少するという「負性抵抗」という現象があらわれる。
江崎は、このような実験事実を解釈するため、トンネル効果を提唱した。
読者などは「はたして本当に、ジョセフソン効果と、江崎ダイオードの負性抵抗が、同じ法則・原理にもとづく現象か？」という疑問を感じるかもしれないが、しかし、現状の物理学では、これら2つの現象はともに同じ トンネル効果 という法則にもとづく現象である、という学説が定説になっている。
さて、話は変わるが、世間一般では、シリコン半導体の特性を、なんでもかんでも、トンネル効果で説明しようという風潮が、一部にある。しかし、一般のシリコン半導体については、高 校 で 習うように、シリコン半導体の導電率は、導体と絶縁体の半分くらいのケタの導電率であるので、けっしてシリコン半導体は絶縁体ではない。ゲルマニウムでも同様、そもそも、ゲルマニウムは絶縁体ではない。
ダイオードの順方向どころか、逆バイアス方向ですら、順方向電流の大きさと比較すれば微量ながら実は「逆バイアス電流」というのが逆バイアス方向にもあることが、半導体研究の比較的に初期のころから知られている。
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ダイオードのまんなかの部分（たとえばnpnトランジスタの真ん中のp部分）の厚さは、両隣りの部分と比べると厚さがうすいので、てっきり「絶縁体をトンネルしている」と誤解しがちだが、けっして絶縁体ではない。
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