電気とは、電子の流れです。
電子が動くときに「電流」が生まれます。
電池や発電機は、電子を動かす押し出す力（電圧）を与えています。

物質によって、電子がどのくらい自由に動けるかが異なります。

・導体：電子が自由に動ける。例：銅、銀、アルミニウム
・絶縁体：電子がほとんど動けない。例：ガラス、ゴム、紙
・半導体：条件によって電子の動き方が変わる。例：シリコン、ゲルマニウム

物質の中では、電子は「エネルギーの段（バンド）」を持っています。
電子がどのバンドにいるかで、電気が流れるかどうかが決まります。

・価電子帯（Valence Band）：電子が通常いる場所
・伝導帯（Conduction Band）：電子が自由に動ける場所

価電子帯と伝導帯の間には「バンドギャップ」という壁があります。
この壁が小さいほど、電子は動きやすくなります。

・導体：価電子帯と伝導帯が重なっている → 電子が自由に動ける
・半導体：小さなバンドギャップがある → 条件により電子が飛び越えられる
・絶縁体：大きなバンドギャップ → 電子が動けない

つまり、半導体は「温度や光によって電子がジャンプできる壁の高さ」を持つ物質です。

電気の流れは、電子（マイナス）だけでなく「正孔（プラスの穴）」も関係します。
電子が右に動けば、左側に空席ができます。
この空席をプラスの粒子のように考えるのが「正孔（hole）」です。

・電子の流れ → 電流のマイナス方向
・正孔の流れ → 電流のプラス方向

この2つの動きが、半導体内の電流を形づくります。

金属（導体）では、温度が上がると電子が邪魔され、電気が流れにくくなります。
一方、半導体では温度が上がると電子が励起されて動きやすくなり、電気が流れやすくなります。

つまり、導体と半導体では「温度と電気の関係」が逆になります。

光を当てると、電子が光エネルギーを受けて価電子帯から伝導帯へジャンプします。
これにより電流が流れる現象を「光導電効果」といいます。
この性質はカメラの撮像素子や光センサーなどに応用されています。

電圧を加えることで、電子や正孔の移動が加速され、電流が生まれます。
特定方向にしか流れないように設計したのが「ダイオード」です。
この制御性こそが、半導体の最大の価値です。

・電気は電子の流れ。
・導体・半導体・絶縁体は電子の動きやすさで分類される。
・半導体では温度・光・電圧によって電子の動きが変化する。
・この特性を利用して、スイッチ・センサー・トランジスタが作られている。

１．電気が流れるとはどういうことか？

２．半導体の導電性が変化する主な要因は？

３．半導体と導体の違いとして正しいものは？

コラム監修：角本 康司 (オーティス株式会社)
語学留学や商社での企画開発を経て2011年にオーティス株式会社入社。経営企画部を中心に製造・技術部門も兼任し、2018年より代表取締役として事業成長と組織強化に努めている。

※本記事は教育・啓発を目的とした一般的な技術解説であり、特定企業・製品・技術を示すものではありません。