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<科学>
半導体って、どういう場合にどう便利なんですか? わかりやすいご回答お待ちしてます。
※URLのみや難解な文の貼付にはポイント配分いたしませんのでご了承ください。

●質問者: neyorawa
●カテゴリ:コンピュータ 科学・統計資料
✍キーワード:URL ポイント 半導体 科学
○ 状態 :終了
└ 回答数 : 10/10件

▽最新の回答へ

1 ● いのくに
●5ポイント

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


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。

◎質問者からの返答

半導体=電気を半分とおすもの。これ以外なにも知らない状態ですので、せっかくなんですが、上記ですと理解できないです。理系の基礎知識もありません。小学生と思っていただいてOKです。


2 ● kentaro543g
●15ポイント

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。

◎質問者からの返答

ありがとうございます。ちなみに「なにを」小型にできるんですか? 電気が通る道?

小さな電池に半導体が使われてるんですか? 小さな電池を生かすのがそのまわりの半導体なんですか? いろいろすみません。こちらの知識レベルは超初級ですので、よろしければ追加でお願いします。まだ25パーセントくらいしか理解できてません。


3 ● くまっぷす
●15ポイント

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。

◎質問者からの返答

25%→60%にアップしました。ありがとうございます。

要するに理解が難しいのは、半導体は単機能でないからなんですね。

「電球=光を作るもの。夜に部屋を明るくしてくれる」みたいな説明ができるわけではないんですね?


4 ● imo758
●20ポイント

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…

◎質問者からの返答

ありがとうございます。ただ、半導体って何?って質問なんです。質問が悪かったかな。。。いまのところ上のKumappusさんのご回答が求めるものに一番近いです。


5 ● shimarakkyo
●15ポイント

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?

◎質問者からの返答

ほおほお。よろしいもなにも、だいぶわかってきました。ありがとうございます。たとえば具体的にどんなときに「通す、通さない」の設定をしたりするんですか? あるいは一方向にしか電気をとおさないって、どういう場合に役立つんですか? その例があるとより理解できそうです。


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