前回の続き。
半導体についてもう少し踏み入って整理してみた。
電気をよく通す物質が導体。
通しにくい物質が絶縁体（不導体）。
前者の代表例は銅線などの金属。
後者の代表例はゴム。
両者の中間が半導体。
ある時は電気（電子）が流れ、ある時は流れない、その名は半導体。セミコンダクター略してセミコン。
※ コンダクター Conductor＝導体。セミ Semiはセミファイナルのセミ
半導体特にトランジスタは電流のON・OFFのスイッチになるので、
ON・OFFないし強弱を「１」・「０」に割り当てればデジタル信号になり、
２進数の演算処理も可能になる。いわゆるコンピューター。
半導体の代表 珪素（シリコン）
シリコン Silicon＝珪素（ケイ素） Si。半導体の代表。
シリコーン Siliconeは天然モノではなく合成モノで別モノ。シリコンゴム、シリコンオイル／シリコンスプレーのシリコンは「シリコーン」。
別物だが、どちらも原料は二酸化珪素（二酸化ケイ素） SiO２。
地上の大気の成分は窒素 N2約78％、酸素 O2約21％。
地中（地殻中）の元素は最多が酸素 Oで半分弱。次が珪素 Siで４分の１強。次がアルミニウム Al、次が鉄 Fe。
※ 地中全体だと核の大半を占めるFeが最多
地殻中の物質としてはOとSiが結合した二酸化珪素 SiO2が最多。
SiO2の結晶が石英 Quartz、水晶 Crystalで、様々な岩石に含まれている普遍的な鉱物。石英を多く占める（９割超）岩石が堆積岩のチャート。
これらが珪石（ケイ石）。砂になったものが珪砂（ケイ砂）。
半導体、シリコーン、ガラスの材料。
化学結合
珪素の他、ゲルマニウム Ge、炭化珪素 SiC、窒化ガリウム GaN、リン化ガリウム GaP、ヒ化ガリウム GaAs などが半導体。
酸化ガリウム Ga2O3や（通常は絶縁体である）ダイヤモンドも次世代半導体として研究開発中。
有機半導体もある。
元素の周期表を見ると
Si、Geが14族。ダイヤモンド（炭素 Cの同素体）も14族。
窒素 N、燐（リン） P、砒素（ヒ素） Asは15族。
Gaは13族。
酸素 Oは16族だが、
軒並み13族－15族に集中している。
原子の外側にある電子の数は水素 H １、ヘリウム He ２、リチウム Li ３、……と１つずつ増えていって、C ６、N ７、O ８、……、Si 14、……と続く。
電子は内側から外側へ同心円状に２、８、８と規則的に配置されていく。一番内側が最大２、次が最大８、次も８。
一番外側（以下、最外殻）の電子数が２、８、８の時が安定つまり不活性で、周期表の一番右の18族のヘリウム He、ネオン Ne、アルゴン Arは、化合物が作られにくい。
Sc～ZnとY～Cdは変則的だが、クリプトン Kr、キセノン Xeも最外殻の電子数が８。
※ 周期表のもう１つ下のラドン Rnも最外殻電子数８
He、Ne、Ar、Kr、Xe、Rnは希ガス
周期表の左、例えばナトリウム Na 11は、２、８、１で、最外殻の電子数は１。
周期表の右、例えば塩素 Cl 17は、２、８、７で、最外殻電子数７。
Naは、電子 e–が１つ失われると＋の電気を帯びたイオン Na+になり、内側から２、８で、最外殻電子数８。
Clは、電子が１つ加わると－の電気を帯びたイオン Cl–になり、内側から２、８、８で、最外殻電子数８。
Na+とCl–が引き合って結合したものが塩（塩化ナトリウム） NaCl。
イオン結合。
炭素 Cは、電子数６で内側から２、４。
珪素 Siは、電子数14で内側から２、８、４。
いずれも最外殻電子数４。
C原子とH原子４つが結合するとメタン CH4の分子になる。
N原子とH原子３つが結合するとアンモニア NH3の分子。
SiO2のOは内側から２、６で最外殻電子数６。O原子２つとSi原子１つで互いに電子を共有。
二酸化炭素 CO2も同じ。
酸素 O2は電子４つを共有する二重結合。
みな共有結合。
イオン結合のNaClが共有結合の上記分子と違っているのは、NaCl１分子で終わらず、次々結合して結晶（イオン結晶）になる点。
Na+は複数のCl–と引き合っている。逆も然り。
これらの分子、結晶はみな通常は絶縁体。
半導体の性質を持つ結晶もある。
導体の金属は金属結合という化学結合。
追）結晶について
絶縁体の電気伝導（電導）
半導体である珪素 Siについて。
SiはSi原子１つが４つのSi原子と共有結合するが、それで終わらず、その４つのSi原子も各々別のSi原子と次々電子を共有できる。
共有結合だが分子集団。NaCl同様、目に見える結晶。
Siと同じ14族である炭素 CもC原子１つが別のC原子と次々共有結合できて、ダイヤモンドのような結晶になる。
CだけでなくH、N、Oなどの原子と次々共有結合したものが高分子の有機化合物。
SiとCは特殊。
ちなみにSi－Siの結合よりC－Cの結合のほうが強力。
Siベースの無機世界のどん詰まりがロボットで、Cベースの有機世界のどん詰まりが「我々」人間とも言えそう。
Siの結晶自体は絶縁体だが、
- 熱を加えたり
- 光を当てたり
- 不純物を加えると
電子が流れる（電気が流れる）ようになる。
熱や光を加えた場合は、
そのエネルギーによって共有結合が切れて自由になった電子が流れる。
熱センサーや光センサー、太陽電池に応用される。
不純物を加えた場合は、
例えば15族（最外殻電子数５）の砒素（ヒ素） Asを加えた場合、電子が増えて余って動き回る（電気が流れる）。
（Asは＋になるが）全体としては－。n型（ネガティブ negative）の半導体。
13族（最外殻電子数３）の硼素（ホウ素） Bを加えた場合も電気が流れる。電子が奪われて、その抜け孔（ホール）に別の電子が飛び込んで、……といった具合にホールが動き回る。
※ ホールは正の電荷を持って動いているように見えるので、正孔と呼ばれるが、陽電子ではない
（Bは－になるが）全体としては＋。p型（ポジティブ positive）の半導体。
n型半導体とp型半導体をくっつけて（接合して）、
エネルギー・バンド図というものが出て難しくなっていくが、ここもひとまずパスして……
電流が流れそうで流れないバランス状態（平衡状態）のデバイスが作られる。ダイオード、トランジスタ。
（順方向に）電圧を加えると
pからnへ電気が流れる（nからpへ電子が流れる）。
