「高等学校物理/物理II/電気と磁気」の版間の差分
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トランジスタの説明が無いままだったので、とりあえず記述。 |
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このように一方向に流れる仕組みは、ダイオードでは、つぎのような仕組みで、電流が流れるからである。
（※ たぶん範囲外 :）このように一方向にだけ電流を流すことを整流（せいりゅう）という。なお、半導体を使わなくても、真空管でも整流だけなら可能である。（ただし真空管の場合、熱の発生が膨大であったり、耐久性が劣るので、電子部品としての実用性は、空管は低いので、現代は真空管は電子部品としては使われていない。）
* p側に正電圧を掛け、n側に負電圧を掛けた時
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=== トランジスタ ===
[[ファイル:Transistor description ja.svg|right|frame|NPN型トランジスタの模式図]]
:（※ 検定教科書はまだ未確認）
:※ 1990年代までは、物理2の教科書にトランジスタの大まかな説明が書いてあった。
半導体を3つnpnまたはpnpのように組み合わせると、電流を増幅することができる。
NPNとは、片端から順に見てN型・P型・N型の順に並んでるという事である。
同様に、PNPとは、片端から順に見てN型・P型・N型の順に並んでるという事である。
増幅といっても、けっして無からエネルギーが発生するわけではないので、混同しないように。
説明の簡略化のため、外部電源が省略される事があるが、実際は外部電源も必要である。半導体素子は小さな電流しか流せないので、電流を減らすための抵抗素子としての保護抵抗（ほごていこう）も必要である。
さて、模式図では模式的に真ん中の半導体はうすめ、小さめに書かれるが、実際のトランジスタは真ん中の半導体はそうではないので、参考程度に。
（※ 詳しくは大学の電気工学または工業高校の電子回路などの科目で習う。）
{{コラム|半導体の範囲外の話題のあれこれ|
;「真空管トランジスタ」とは別物
実は、電流増幅回路をつくるだけなら、真空管でも作れる。だが現代では真空管には経済的な実用性が無いので、真空管の増幅回路は、一般の製品にある電子部品としては、使われていない。なお、真空管の電流増幅回路のことも「トランジスタ」というので、混同しないように注意のこと。
;露光機なしでも手作業でトランジスタを作れるという報告あり
学術書の出典は無いので、やや不確かさな情報だが、 じつはダイオードやトランジスタは、作るだけなら、材料を融かす「るつぼ」などの高温用設備さえあれば、あとは材料のシリコンや添加物のリンなどだけで、作れてしまうと言われている。（つまり、露光機（ろこうき）などの微細加工の設備は、無くてもダイオードなどを作れる、という。）
そもそも、半導体トランジスタの発明者が試作品として点接触トランジスタを製造した時代には、まだ露光機などの設備は無かったのだから、考えてみれば露光機なしでもトランジスタ自作が可能なのは当然といえば当然ではある。
歴史的な経緯で、理科教育では半導体工学を説明する際に、トランジスタなどの発明当時の先端理論である「量子力学」（りょうし りきがく）という原子スケールの世界の物理法則の理論をまとめて説明するので、あたかも半導体の製造にも原子スケールの微細加工のための設備が不可欠のように想像しがちであるが、実は露光機などの設備はなくてもトランジスタは作れてしまうらしい。
露光機などを使わないで材料とルツボなどの比較的に単純な設備だけで手作業的に自作した半導体は、集積度が低いので実用には無らない事もあり、工学書などでは紹介はされないのだろう。
（別件かもしれないが、）そもそも、半導体の発明当時は、女性工員とかに細かい配線作業などをさせていた時代もあった（「トランジスタ・ガール」と言われていた）、と言われるくらい。
}}
ダイオードやトランジスタの他にも半導体を組み合わせた電子部品はあるのだが、高校物理の範囲を超えるので、説明は省略する。（※ もし仕事で専門的な情報が必要になれば、工業高校むけの『電子回路』の教科書にけっこう詳しく書いてあるので、それを読めばいい。なお、書店の資格コーナー本にある電気工事士や電気主任技術者試験とかの対策品には、ほぼ電子回路が範囲外なので、あまり電子回路の説明は書いてない。なので、工業高校『電子回路』の教科書、または工業高専などの同等の科目の教科書を参照のこと。）
:※ 集積回路について、1990年代くらいの参考書の数研出版チャート式の物理2に、後述のような集積回路などの説明があった。
:2010年以降の現在、『情報』教科が2000年代に加わったので、CPUなどの説明の一部が『情報』教科に移動している。
パソコンのCPUなどの部品も、中身の多くは半導体であり、ダイオードやトランジスタなどの素子がCPUなどの内部にたくさんある、と言われている。（※ 他にも「水晶振動子」とか色々とCPU内には あるが、物理2の範囲外なので説明を省略。）
集積回路やLSI(Large Scale Integrated)などと言われる組織も、なにを集積（「集積」を英語で integrate インテグレート という）したのかというと、半導体素子を集積したと言う意味である。
つまり、集積回路やLSIの中身は、半導体であり、トランジスタなどの素子が高密度で、その回路中に詰まっている。
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