トランジスタの構造

これまで，不純物半導体であるＮ型とＰ型の組み合わせとしてＰとＮとを単純に接合したデバイス（ダイオード）について特徴を考えてきました．ここではＰＮ接合の特徴を踏まえ，さらにもうひとつ不純物半導体を接合した，ＰＮＰまたはＮＰＮの接合デバイスについて考えていきます．

図3-3-1は，ＮＰＮの接合のエネルギー構造を示しています．

Ｎ型半導体とＰ型半導体はドープ物質（不純物）によって電子の分布が異なり，それによってフェルミ準位が両半導体間で異なっています．フェルミ準位は物質中の電子の存在確率５０％の電位を示しますので，これらの半導体を接合するとＰＮそれぞれの半導体のフェルミ準位の電位差は一致します．

このときＮ型伝導帯の電子はＰ型伝導帯と比較してエネルギー準位が高く，また，Ｐ型の価電子帯のホールはＮ型価電子帯と比較して低いためＮ型の電子およびＰ型のホールはそれぞれエネルギー準位の低い接合対象となる半導体へ拡散（移動）します．

そのときに接合部に形成されるキャリア濃度の低いエリアが空乏層で，さらに接合部の電位勾配が障壁となります．（ＰＮ接合について詳細はこちらを参照）

ここではＮＰＮ構造に外部から電位差を与えたときの特徴を考えます．ＮＰＮの構造では電極を３本取り出すことができますが，これまでＰＮについては触れてきていますので，Ｐ極と両サイドのＮ極との関係には触れず，図3-3-2のようにＮＰＮの外側Ｎ型−Ｎ型について述べていきます．

ＮＰＮに対する外部バイアスの印可では，センターのＰを線対称としてＮＰおよびＰＮの順（逆）バイアス印可の直列接続となっているイメージ（ＮＰのダイオードとＰＮのダイオード直列）として捉えていくと空乏層の広がりがダイオードの特徴を踏襲していますのでわかりやすいと思います．ダイオードの順バイアス印可と逆バイアス印可時のエネルギー構造はこちらを参照（順バイアス，逆バイアス）．

図3-3-2では，電源負極側の電子はＮからＰへの僅かな障壁を越えることができずほとんど通電できません．しかしこの僅かな障壁がこのデバイスを捉える上でミソになってくる部分です．

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