半導体（はんどうたい）
最終更新：2026/4/11
電気伝導率が導体と絶縁体の中間にある固体。不純物の添加による伝導特性の精密な制御が可能で、現代の電子機器を支える集積回路等の基盤材料として不可欠な役割を担う。
ポイント
電気伝導性を自在に制御できる特性により、ダイオードやトランジスタ、ICなどの電子デバイスの中核素材として利用される。現代産業において極めて重要な基盤技術である。
解説
仕組み
半導体は、純粋な結晶（シリコンなど）に微量の不純物を添加（ドーピング）することで、自由電子や正孔（ホール）の数を制御し、電気伝導性を変化させる性質を持ちます。この性質を利用し、スイッチング動作（ON/OFF）や増幅を行うトランジスタを形成します。現代の主流である相補型金属酸化物半導体（CMOS）は、p型とn型の2種類のMOSFETを組み合わせることで、効率的に論理演算を行います。
メリット・課題
- メリット: 小型化と高集積化が容易であり、微細加工技術の向上により、一つのチップに数百億個以上のトランジスタを配置可能です。また、CMOS回路は論理状態を切り替える瞬間を除き、静的な消費電力が極めて少ないという利点があります。
- 課題: 回路の微細化に伴い、量子力学的なトンネル効果による漏れ電流（リーク電流）の増大や、製造過程における発熱制御、および極めて高度な製造装置と歩留まりの維持が技術的かつ経済的な課題となります。
実用例
半導体デバイスは、現代のあらゆる電子機器の心臓部として利用されています。主な実用例として、コンピュータの演算を行うCPU、データを保持するメモリ（DRAMやフラッシュメモリ）、画像処理を行うGPU、および機器制御用のマイコン（MCU）などが挙げられます。
同義語・別名: 半導体素子; 半導体デバイス; 半導体製品; 集積回路(IC) ※広義の利用において