半導体とは？意味や種類、使用例などを分かりやすく解説！

「そもそも半導体って何？」

「半導体はどのような場所で使われているの？」

このように感じている方も多いのではないでしょうか。

 

この記事では、「半導体の基礎知識」について分かりやすく解説していきます。半導体の意味や性質、使用例はもちろん、代表的な半導体メーカーなども紹介しているので、ぜひ参考にしてみてください。

 目次

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半導体とは

まずは、半導体とは何か、簡単に説明していきます。

 

・半導体の意味

半導体とは、「導体と絶縁体の中間的性質を持つ物質」のこと。

 

goo辞書によれば、以下のように定義されています。

--電気伝導性が導体と絶縁体との中間である物質。絶対零度では伝導性を示さず、温度の上昇に伴って伝導性が高くなる。--

参考：https://dictionary.goo.ne.jp/word/%E5%8D%8A%E5%B0%8E%E4%BD%93/

 

世の中には、電気を通す物質（導体）と電気を通さない物質（絶縁体）が存在します。その中間に位置するのが半導体です。つまり、「ある条件では電気を通し、ある条件では電気を通さない物質」を半導体と言います。

 

物質名	特徴	例
導体	電気をよく通す	鉄・金・銀・銅・アルミニウムなど
絶縁体	電気を通さない	ガラス・ゴム・プラスチックなど
半導体	ある条件で電気を通す	シリコン・ゲルマニウムなど

 

 

・半導体の性質

半導体には、「電気抵抗率が変化する」という性質があります。

 

温度・圧力・光・不純物の有無など、様々な条件によって電気抵抗率が変わるのです。例えば、温度が高いときは電気抵抗率が低くなり、電気が通りやすくなります。反対に、温度が低いときは電気抵抗率が高くなり、ほとんど電気を通しません。

 

そのため、半導体を上手くコントロールすれば、電気の流れを制御することが可能になります。

 

例えば、以下のようなイメージです。

・電気のオンオフをすぐに切り替えられる

・電流を一方通行にできる

・電流を増幅することができる

 

半導体はこのような性質を持っているので、優秀な電子部品として様々な用途で使用されています。身の回りの電子機器には必ずと言っていいほど半導体が使われており、もし半導体が作れなくなったら、私たちは快適な日常生活を送れなくなるでしょう。

 

 

・半導体の主な材料

半導体の主な材料としては、シリコン（Si）が挙げられます。

 

以前は半導体の材料としてゲルマニウム（Ge）を使うのが主流でしたが、現在は、シリコン（Si）を使用するのが一般的になりました。シリコン（Si）には、以下のようなメリットがあります。

・地球上で2番目に多い元素であり、枯渇しにくい

・安価で手に入る

・加工しやすい

・耐久性に優れている

 

ただし、高純度のシリコン半導体は、あまり電気を通しません。そのため、少しだけ不純物（リン・ヒ素など）を混ぜることで、電気を通しやすくしている半導体もあります。

 

また、シリコン（Si）ではなく、以下のような物質を使って半導体を作ることもあります。

・ゲルマニウム（Ge）

・セレン（Se）

・カーボン（C）

・ガリウムナイトライド（GaN）

・シリコンカーバイド（SiC）

 

 

 ■半導体の種類

半導体は、「ディスクリート半導体」と「集積回路」の2種類に大別されます。
 

・ディスクリート半導体

ディスクリート半導体とは、一つの機能だけを備えた半導体部品のこと。

 

代表例としては、以下が挙げられるでしょう。

・ダイオード（電流を一方向に流すための電子部品）

・トランジスタ（電流をコントロールするための電子部品）

 

ディスクリート半導体は既に仕様が標準化されており、自動生産・大量生産が可能です。汎用性が非常に高く、異なるメーカーであっても、同じ仕様の製品が販売されています。

 

 

・集積回路

集積回路（IC）とは、複数の機能を備えた半導体部品のこと。「一枚の小さなシリコンチップの上に、ダイオードやトランジスタなど様々な電子部品を集積させたもの」です。

 

以下のような種類があります。

名称	意味	開発年代
IC（Integrated Circuit）	一般的な集積回路	1960年代
MSI（Medium Scale IC）	中規模のIC	1960年代後半
LSI（Large Scale IC）	大規模のIC	1970年代
VLSI（Very Large Scale IC）	超大規模のIC	1980年代

 

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半導体の使用例

半導体は、実際にどのような場所で使われているのでしょうか。

 

この章では、「半導体の使用例」をいくつか紹介します。

・身の回りのデジタル製品

・社会インフラ

・高精細映像

・自動車産業

 

順に見ていきましょう。

・身の回りのデジタル製品

半導体は、「身の回りのデジタル製品」に広く使用されています。

 例えば、以下の通りです。

・スマートフォン

・パソコン

・デジタルカメラ

・洗濯機

・冷蔵庫

・炊飯器

・LED電球

・エアコン

・社会インフラ

半導体は「社会インフラ」も支えています。

 

例えば、銀行のATMや電車の運行システム。医療用ネットワークや物流システムなどにも半導体が使用されています。

 

また、現代生活に欠かせないインターネット通信も、半導体なしでは実現できません。

 

・高精細映像

4Kや8Kといった「高精細映像」も、半導体があるからこそ生まれたものです。

 

高精細映像を撮影・編集・再生するためには、膨大なデータを処理しなければなりません。そこで活躍しているのが半導体です。

 

大きなスクリーンで、臨場感のある美しい映像を楽しめるのは、半導体のおかげと言っても過言ではないでしょう。

 

・自動車産業

「自動車産業」においても、半導体は重要な役割を果たしています。

 

例えば、以下のような場所で半導体が使われています。

・カーナビの中のCPU

・リアビューカメラ

・サラウンドビューカメラ

・衝突防止システム

 自動車の安全性能を保つうえで、半導体は必要不可欠だと言えるでしょう。

 
また、近年話題になっている「自動運転」においても、半導体が大きく貢献しています。半導体がデジタルデータを高速処理することで、自動的なハンドル操作やブレーキ操作が可能になるのです。

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代表的な日本の半導体メーカー3選

最後に、「代表的な日本の半導体メーカー」を紹介します。

・キオクシア

・ルネサスエレクトロニクス

・ソニーセミコンダクタ

 

・キオクシア

キオクシア（元東芝メモリ）は、日本トップクラスの半導体企業です。半導体メーカーの売上高で見ると、世界ランキング12位に位置しています。「NAND型フラッシュメモリ」を主力商品としており、まさにフラッシュメモリのリーディングカンパニーだと言えるでしょう。

 

社名	キオクシア株式会社
本社所在地	東京都港区
事業内容	半導体メモリ及び関連製品の開発・製造・販売事業及びその関連事業
公式HP	https://www.kioxia.com/ja-jp/top.html

 

・ルネサスエレクトロニクス

ルネサスエレクトロニクスは、キオクシアに次いで国内2位の売上高を誇る半導体メーカーです。2021年における世界ランキングでも15位にランクインしました。「高性能かつ省エネの半導体」を開発しており、近年は「自動車の自動運転技術」にも大きく貢献しています。

 

社名	ルネサスエレクトロニクス株式会社
本社所在地	東京都江東区
事業内容	半導体製品の研究開発・製造・販売・サービス
公式HP	https://www.renesas.com/jp/ja

 

・ソニーセミコンダクタ

ソニーセミコンダクタは、ソニーグループの半導体部門を担っている企業です。日本を代表する半導体メーカーの一つであり、「CMOSイメージセンサー」では世界シェアNo.1を誇ります。

 

社名	ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社
本社所在地	神奈川県厚木市
事業内容	半導体関連製品と電子・電気機械器具の研究、開発、設計、生産、販売事業、およびこれに関連、附帯する事業
公式HP	https://www.sony-semicon.com/ja/index.html

 

まとめ

「半導体の基礎知識」について分かりやすく解説しました。

 

半導体には「電気の流れを制御できる」という性質があり、デジタル製品から社会インフラまで様々な用途で使用されています。

 

ぜひこの記事を参考にしながら、半導体についてさらに理解を深めてみてください。

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