＜科学＞

• 半導体 :フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』

周囲の電場や温度によって電気をどの程度通すか（電気伝導性）を敏感に変化させるその性質は工業上極めて重要である。

• 半導体とは 【semiconductor】 - 意味・解説 ： IT用語辞典 e-Words

半導体は温度によって導電率が変化する性質を持っており、電子機器が高熱を嫌う

• 半導体は何がすごいのか教えてください。

１．微弱な電流の強弱で電流の流れを大きくコントロールできるようになった。

　それまでは、真空管などで電圧の強弱で電圧をコントロールしかできなかった。

２．すべてが固体内部にて動作するため、機械的強度が飛躍的に大きくなり、サイズも大幅に小さくなった。

　＃真空管は、どうしても真空が費用なため、小さくできない。大きさ５センチ程度が限界。

３．小さくできるため、逆に大きくすると大電力制御ができる。

　また電力制御時に放電も何も起さないため、防爆や消音をしなくてもよい。

　＃半導体整流器と水銀整流器にて調べてください。

４．小さくできるため、高速動作が可能。

５．半導体でコンデンサ，コイル，抵抗等の受動部品を作ることか可能なため、半導体上に回路を描くことができ、集積回路が作れるようになった。

　そのため、大幅な小型化が可能になった。

半導体が、便利なのは、色々ありますが、主なものは、

１、小形にできる。一つの半導体が、１万分の１ミリ角ぐらいまでになってます。

２、電気を使わない。小電力です。電池で動くものが作れる。

などが、わかりやすい便利な点じゃないでしょうか？　（もっと便利な性質があります。）

携帯電話やデジタル音楽機器など、非常に小形で小さな電池で動いてます。これは、半導体の便利な一面です。カーナビなども、半導体がないと出来ない商品です。

うーむ、なかなか難しいですね。

この説明でわかってもらえるかどうかちょっと自信なしですが…。

半導体の主な働きは

1) 整流:電流の流れを一方通行にする。

交流ってわかりますか？家庭用の100Vの電源なんかがそうです。

http://www.ntv.co.jp/megaten/library/date/02/02/0224.html

あれは電気を発電所から送るのには都合がいいのですが、実際にテレビやパソコンで使うときには電池などと同じ直流にしないと使いにくいのです。そういうときに整流という機能を使います。

2) 増幅:小さな信号を使ってより大きな信号を取り出す。すごく比喩的にいうと電気における「てこの原理」みたいな働きです。例えばテレビの電波は遠くから飛んでくるのですごく弱いです。そのままでは絵を出したり音を出したりできません。なので増幅という機能を使って信号を大きくしてやります。

3) スイッチ: 電気を通したり通さなかったりする機能。パチパチ入れるスイッチと同じです。これは2)の増幅の特殊な例と考えることができます。小さな信号がちょっとでも入ったら思いっきり大きな信号に変える、入らなかったら信号を出さない、ような増幅ですね。この機能は例えばコンピュータの中で0と1を表すのに使われていたりします。

歴史的な話からすると、半導体ができる以前から他のもので上の1),2),3)をできるものはありました。

1)についてはもともと鉱石に針をあてただけのもの(これはものすごく弱い交流…例えば電波を受信した信号などにしか使えません)が使われていましたが、2)、３）を含めて本格的に利用できるようになったのは真空管が生まれてからです。

真空管の原理はもともとエジソンが発見していたものですが、後に別の科学者によって実用化されています。

http://www.juen.ac.jp/scien/sadamoto_base/vacp.JPG

ところが真空管は

1) 大きい

2) 電気を食う

3) 長持ちしない

4) ショックに弱い

などの弱点があり、特に複雑な装置を作ろうとすると全体が大きくなってしまい、またしょっちゅうどれかの真空管が壊れるような有り様だったためなかなか大変でした。有名な例ではコンピュータの原型のひとつであるENIACがあります。

http://ja.wikipedia.org/wiki/ENIAC

これに置き換わるようなものとして半導体(半導体素子)が発明されました。

半導体素子は真空管に比べて

1) ずっと小さく作ることができる：特に最近のLSI(大規模集積回路)では写真製版の技術を使って半導体素子を同時にたくさん作ることができます。最小？で数十nm(ナノメートル)程度、つまり髪の毛の太さの2000分の１、インフルエンザウイルスの３分の1程度の大きさで真空管1本と同じ働きをさせることができます。さらに同じ半導体の上に電気の通り道を作ることができるので、装置全体をひとつのLSIにまとめていれてしまうようなことができます。

2) ずっと電気を食わない

3) はるかに長寿命 : 真空管の寿命はもって10,000時間ぐらいですが半導体の場合はものによっては半永久的、かなり寿命に限界があるといわれているコンピュータのチップでも数十年程度は持つと言われています。

4) ショックに強い：基本的にはただの「石」みたいなものなので、そう簡単には壊れません。

なので真空管しかなかった時代には絶対実現できなかったものがいろいろ作れるところがすごい、ということでしょうか。

コンピューターを小型化させることができます。

１．半導体を使えば小さいスイッチを作ることができます

２．大量のスイッチがないと充分な性能のコンピューターを作ることができません

３．そのコンピューターは様々なところで大活躍、または必要不可欠です

半導体を使わずにコンピューターを実現させるとなると、実に大変なことになります。電卓を実現させるためだけで、机程度の大きさになってしまう…のかな、リレースイッチを使うとなると…。こうなると携帯やパソコンやインターネットやゲーム機はもちろん、テレビもビデオも時計もレンジもリモコンも…かなりの電気機器が実現不可能か、もしくはかなり原始的なものだけになってしまいます。

コンピューターの性能が不十分だと、スペースシャトルは飛ばせないでしょうし、人工衛星も全く運用方法が違うでしょうし、大陸弾道ミサイルも精度が悪いでしょうし、飛行機は性能が悪いでしょうし、医薬品などの幾つかは発見されていないでしょうし、台風の進路予想など天気予報は外れが多いでしょうし、地震や津波の速報も不可能に近いほど難しいでしょうし…

半導体とは、読んで字のごとく、電気を半分だけ（もしくはちょこっとだけ）通す物質の事です。コイツの何がそんなに便利かって、この「ちょこっとだけ通す」通し具合を色々と調節出来る事にあります。

例えば、

どんな条件下でも一方通行にしか電気を通さないとか

どんな条件下でも決まった量しか電気を通さないとか（しかも温度によって「どれだけ電気を通すか具合」をかなり細かく調節出来る）などなど

（注：半導体というのは、「電気をちょっとだけ通す」材質の総称で、種類が色々あります）。

こいつらと同じ機能を持つ「もの」を半導体抜きで作ろうと思うと色々な電気部品が必要となり、「もの」がすごくデカくなってしまいます（例えば昔のテレビに入っていた真空管とか）。半導体がえらいのは同じ働きをする「もの」を「薄く小さく」作る事を可能にした事です。これのおかげで昨今の電気機器はどんどん小型化出来るんです。

うーんと、あとは

光エネルギー（ご存知かもしれませんが、光というのは超ちっちゃいエネルギーのパックの集まりです。「集まり」と言うと語弊がありますが）を直接電力に変換出来る半導体くんもいるので、そいつなんかは太陽電池の素になってます。

それから、発光ダイオード（ここ数年で出て来たえらく発色のいい信号機なんかに使われてますよ）も半導体の電子のエネルギーを直で光に替えることが出来る性質を利用したものです。（つまり太陽電池の時の逆）

こんな感じでよろしいでしょうか？

半導体といっても広義なので真空管・トランジスタ・ICでの話をします。

ラジオは最初真空管で作られました。

真空管は見た目と大きさが電球に似ています。

http://www.jtw.zaq.ne.jp/uchita/england_amp/vacumtube.jpg

これは大きくて大電力が必要です。

次に技術の進歩に従ってトランジスタが発明されました。

http://www-lab.ee.uec.ac.jp/equip/images/t_C1815-sample.gif

写真からもわかるとおり真空管に比べてかなり小さいですね。

そして電力もあまり必要ないのがメリットです。

真空管の時代のラジオは今のプリンターくらいの大きさで、家庭用コンセントでしか動きませんでした。

しかしトランジスタラジオはiPodくらいの大きさで、乾電池で動くため普及しました。

ソニーはそこで有名になったらしいです。

さらに時代が進み、ICというのが発明されました。

http://journal.mycom.co.jp/news/2001/07/05/22l.jpg

写真は小さすぎるのですが、ICの中にトランジスタが何万個とか何百万個とか入っています。

現在PCを初めとしてICの使われていない電化製品はないでしょう。

電子レンジ然り、iPod然り、携帯電話然り。

だいたい、その通りです。

上記の３つの機能が重要ではあるんですが、他にも

• 電球のように光を発する

例えばLED(発光ダイオード)やレーザーダイオードなどがそうです。これも電球とは違って熱をあまり出しませんし(正確にはエネルギーが熱になって逃げずに光になる分が多い…効率がよい)、なかなか切れたりせず長い寿命を持っています。レーザーダイオードはもっとも寿命が短い半導体のひとつですが、それでも50,000時間ぐらい持ちます。

• 光を受けて動作が変化する

光を信号を元に増幅動作をするものがあります。

これも実は真空管の時代に「光電管」と呼ばれるものがありましたがやはり大型でした。

しかしこの分野を完全に半導体で置き換えられるようになったのは割と最近〜３０年程度〜のことです。特に難しかったのは画像をとらえることで、CCDイメージセンサーやCMOSイメージセンサなどができるまではテレビカメラなどはずっと光電管が使われてきました。

• 温度によって動作が変化する
• 圧力によって動作が変化する

などの機能を持ちます。後者の機能は「センサー」と呼ばれるものに使われていてこれも今では生活にかかせないものになっています。例えばテレビのリモコンの「受光部」には光(赤外線)を受けて動作が変化する半導体が使われています。

また、先の回答の「ものすごく小さく作れる」の一部として「ものすごく薄く作れる」という性質もあり、このことから薄くて透明なトランジスタ(薄膜トランジスタ)も作れます。これは液晶モニタなどに使われています(液晶の表面に薄膜トランジスタが並んでいて、目的の液晶の画素を「スイッチ機能」で付けたり消したりする)。

みんなが役割を語ったので、私は作り方を書きましょう。

まずは、シリコンの結晶を作ります。

キレイな水晶の結晶、あれから酸素や不純物を全部取り除くと、

アルミホイルみたいな金属みたいな石みたいなものができます。

それを、薄ーくスライスします。

そして、鏡みたいに顔が映るまできれーーーーに磨きます。

それに、ある塗料を塗ります。

そして、回路図（髪の毛の何分の一の太さのです。

東京都千代田区の道路地図みたいなのを、どんどん

縮小コピーして作ります）を、スライドにしたやつをあてて、

ぴかっと光をあてます。

（活版コピーとか、プリントゴッコみたいに）

そうすると、光のあたった塗料が溶けなくなるので、

水でながすと、

露出した道路と塗料で覆われたビルの細かい地図が、

石の上に、できます。

そして露出した道路のとこに、

「シリコンが電気を流すようになる薬」を

「しみこませ」ます。

しみこんだら、ビルのとこの塗料も溶剤で流してしまいます。

これを数回繰り返すと、見た目は四角い石のままでも、

薬のしみこんだ道つまり目に見えない細い電線みたいなものが

どんどん組み合わされ積み重なった状態のものができてきます。

理科の実験で昔、電磁石をつくるために、

釘に５００回もエナメル線を巻きませんでしたか？

今はうずを巻いた回路図をつかえば、手で巻かなくても

うずを巻いた電気の道ができてしまうのです。

他にもいろいろな形、いろいろな役割の道があります。

（しみこませる薬も実は２種類以上ありますよ）

あとは、この電線からの信号を外に導き出すための

ムカデの足みたいなのをたくさんくっつけて、

重要な胴体は、酸素や水で錆びないように

プラスチックでがちがちに固めてしまいます。

はい、できあがり！

指の上に載る石なのに、その中には東京都の地図みたいなものが

入っているのです。

もう、皆さんから丁寧な回答が出ているのですが、私なりの説明をしてみようと思います。

私が思うに半導体とは『特別な特性を利用して、電気の流れを色々調節できる電気部品』と言う感じになるのでしょうか。

ここで言う『特別な特性』というのは、もう色々説明されていると思うので割愛します。

調節できる内容の第一が、電気を一方通行でしか流さない様にする機能です（ダイオード）

もう一つが電気の流れる量を細かく調節出来る機能です。（トランジスタ）

通常、電気の流れる量を変えるには電気が流れている部分の抵抗値を変えるのですが、トランジスタは別の電気信号を使って細かく素早く抵抗値を変える事が出来るのです。トランジスタとはtransit resistor（変化する抵抗）の略だったと思います。

真空管もコレに似た機能を持っているのですが、半導体の方が様々な長所（これについても色々説明されているので割愛します）があって取って代わりました。

この機能を使って音声を電気信号に変えた上で大きな信号に変えたりできます。

また、この制御をおおざっぱ（？）にして電気スイッチの様に使う事も出来て、しかも、凄く小さく沢山詰め込む事ができるので、この方法でコンピューターなんかを作れます。

また、光電効果と呼ばれる物理現象があって光が当たると電気が起きたり（太陽電池、光センサ）電気を流すと光ったり（ＬＥＤ）する現象も利用されてますね。

余談ですが、ＬＥＤに強い光を当てると（ちょびっとだけ）電気が流れたりします。

以上、ちょっと正確でない表現もあると思いますが、こんな感じでどうでしょう？