電子工学

半導体とは? 機能・用途 一般的に、わかりやすく説明

半導体とは? 機能・用途 一般的に、わかりやすく説明

様々な分野で利用され、現代では なくてはならない存在「半導体」
今回は、その機能や種類、用途など、一般的にわかりやすく解説します。

半導体とは

なお、基本的な構造等の解説はこちらから、

半導体とは?(初心者向け)基本的に、わかりやすく説明
半導体とは?(初心者向け)基本的に、わかりやすく説明電子部品が持つ、特徴の一つである「半導体」 その「半導体」とは、(半)その名の通り「導体」と「絶縁体」の中間の位置にある物質です。 ...

 

機能・役割

電気が流れやすい「導体」と、流れにくい「絶縁体」の中間の性質を持っ「半導体」
その成分に対する不純物の有無や組合せ構成によって「導体」や「絶縁体」になる性質を持ちます。

この性質を利用して、現代では小さな素子で電気の流れや動きを制御することが可能となり、様々な製品に採用されています。

制御

  • コントロール
    電気の流れ(方向や道筋)を制御
  • ロジック
    電気をデジタル処理
  • プロセッサー
    電気をデーターとして演算
  • メモリー
    電気を情報として記憶するメモリー

 

その他

  • センサー
    変位を電気に変換する
  • エネルギー
    太陽光や運動を電気エネルギーに変換する

 

形態

半導体は、形態によって下記の2種類に分かれます。

ディスクリート半導体

ディスクリート(discrete)は「個別の」「別々の」という意味で、


単体のトランジスタやダイオードなど、単一の機能で構成する半導体素子がパッケージされた電子部品です。

集積回路

上記のディスクリート半導体対し、複数の半導体を組合せで構成し、より複雑な機能を持たせたものがIC(集積回路)です。


なお、その収容される素子数(集積度)によって
・LSI:大規模集積回路
・VLSI:超大規模集積回路
などに分類され多様化されています。

用途

現代では、産業機器から電化製品に至るまで、その電気に携わる主要部で、現代社会になくてはならない電子部品となりました。

インフラ

  • 電気、ガス、水道(製造、備蓄~監視システム、システムから、供給メータ)


各部制御コンピュータから監視システム、供給メータ~

 

  • 装置(通信網、銀行端末、自動販売機、放送設備、交通システム等)


コンピュータ制御~メモリー等、

 

産業

  • FA、製造(ロボット制御システム、制御装置等)


コンピュータ制御~メモリー等、様々な内部半導体制御部品

 

  • 自動車、鉄道


本体制御、カーナビ、情報通信など

 

通信機器

  • 固定電話、FAX、複合機

    多様化、小型化に対応すべき細部まで使用

 

  • 携帯電話、スマートフォン、タブレット(通信端末)


操作部から表示部まで、半導体のかたまりです。

 

計算機

  • コンピュータ全般、電卓、会計装置(計算機器)


超高性能なスーパーコンピュータから激安で安価な電卓まで、演算処理等、言わずと知れています。

 

家電

  • エアコン、洗濯機、掃除機、洗浄機、温水システム、電子レンジ
  • テレビ、ラジオ、収録装置、プレーヤー
  • PC、通信機器、ゲーム機器


電気を使用する家電電化製品全般、全て多機能化、省エネシステム化に欠かせない電子部品から構成されています。

備考

半導体は、デジタル処理に利用され、アナログ製品には利用されていないイメージを持つと思いますが、意外な場面でも多様に利用されています。

  • アナログ時計(針式)

    日付やアラーム機能のない、シンプルな針式アナログ時計でも、ゼンマイ部に電磁回路を用いるトランジスタが利用されるている場合があります。

 

  • 扇風機、ドライヤーなど

    ガチャガチャと単純な強弱設定、モーターで羽を回線し送風する昭和中期までの扇風機は半導体レスでしたが、現代ではピッ!っとリモコン制御、状態表示のLEDやタイマーなど半導体で制御されています。

 

  • 冷蔵庫、洗濯機など

    各センサーや省エネ化の制御部に多くの半導体が組込まれています。

 

現代では、シンプルな動作のアナログ製品でも、
より多機能で小型化・省エネ化に伴い、細部に半導体素子が組込まれて構成されています。

 

まとめ

  • 半導体は、「電気の流れを制御」することが可能な素子
  • 変位を得るセンサーやエネルギーの変換素子としても利用されている
  • デジタル回路では勿論、また様々な分野で多用途に使用されている

現代社会では、なくてはならない重要な電子部品「半導体」
電気を利用する多くの製品に(ほぼ全ての電化製品と言っても過言ではないほど)組込まれ、使用されています。