『半導体について』アシスタントとして回答する

半導体に用いる単結晶シリコンは、「真性半導体（i型半導体）」とも言われます。シリコンは4個の価電子（電子の総数は14個）を持つ原子です。4個の価電子は隣り合うシリコン原子と強く結びつき（共有結合）、強固な結晶格子を形成しています。このままでは電子が移動できず、ほとんど電気が流れません。そこで、シリコンに不純物をわずかに混ぜて「不純物半導体」を作ります。不純物の種類により、「n型半導体」あるいは「p型半導体」となりますが、どちらも電気が流れる半導体です。n型半導体とは、自由電子を移動させて電気を流す半導体です。マイナスの自由電子を利用する仕組みにより、「negative型」と名付けられました。シリコンにリン（P）、アンチモン（Sb）、ヒ素（As）などの不純物を添加して作ります。リンの原子は、5個の価電子（電子の総数は15個）を持ちます。シリコンの価電子は4個であるため、リンを加えたn型半導体は価電子が1個余っている状態です。余った1個の価電子は隣り合う原子と共有結合できず、自由電子になります。自由電子はマイナスの電荷を持つため、電圧を印加することでプラス側に移動して電気が流れるわけです。p型半導体は、「正孔（ホール）」への電子の移動を利用して電気を通します。主に利用する不純物は、ホウ素（B）やインジウム（In）です。ホウ素の原子は価電子が3個（電子の総数は15個）であるため、シリコンよりも価電子が1個少ないです。シリコンにホウ素を添加すると価電子が不足し、結合箇所に電子が欠落した空白「正孔（ホール）」が1つ生じます。正孔がある状態で電圧を印加すると、電子はプラス側へ動き、隣の電子が正孔に移動して電流が流れるわけです。