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21 関係: 励起状態、半導体、太陽電池、伝導帯、伝導電子、価電子帯、バンド構造、フォトレジスタ、フォトダイオード、光、光子、光起電力効果、光電効果、光電子増倍管、光電子分光、光電管、絶縁体、自由電子、電子、電気伝導率、振動数。
励起状態
励起状態（れいきじょうたい、excited state）とは、量子力学において系のハミルトニアンの固有状態のうち、基底状態でない状態のこと。.
半導体
半導体（はんどうたい、semiconductor）とは、電気伝導性の良い金属などの導体（良導体）と電気抵抗率の大きい絶縁体の中間的な抵抗率をもつ物質を言う（抵抗率だけで半導体を論じるとそれは抵抗器と同じ特性しか持ち合わせない）。代表的なものとしては元素半導体のケイ素（Si）などがある。 電子工学で使用されるICのような半導体素子はこの半導体の性質を利用している。 良導体（通常の金属）、半導体、絶縁体におけるバンドギャップ（禁制帯幅）の模式図。ある種の半導体では比較的容易に電子が伝導帯へと遷移することで電気伝導性を持つ伝導電子が生じる。金属ではエネルギーバンド内に空き準位があり、価電子がすぐ上の空き準位に移って伝導電子となるため、常に電気伝導性を示す。.
太陽電池
単結晶シリコン型太陽電池 太陽電池（たいようでんち、Solar cell）は、光起電力効果を利用し、光エネルギーを電力に変換する電力機器である。光電池（こうでんち、ひかりでんち）とも呼ばれる。一般的な一次電池や二次電池のように電力を蓄える蓄電池ではなく、光起電力効果によって光を即時に電力に変換して出力する発電機である。タイプとしては、シリコン太陽電池の他、様々な化合物半導体などを素材にしたものが実用化されている。色素増感型（有機太陽電池）と呼ばれる太陽電池も研究されている。 太陽電池（セル）を複数枚直並列接続して必要な電圧と電流を得られるようにしたパネル状の製品単体は、ソーラーパネルまたはソーラーモジュールと呼ばれる。モジュールをさらに複数直並列接続して必要となる電力が得られるように設置したものは、ソーラーアレイと呼ばれる。.
伝導帯
伝導帯(でんどうたい、Conduction band)は、バンドギャップのある系において、バンドギャップの直上にある、空のバンドのこと。バンドギャップのない場合にも、価電子帯、伝導帯の区別ができる場合がある（例：半金属）。しかし、純然たる金属のバンドにおいては、価電子帯、伝導帯の区別が判然としない（区別できない）場合もある。.
伝導電子
伝導電子（でんどうでんし、conduction electron）とは、物質（主に金属）において、電気伝導を担う電子のこと。 半導体において、伝導帯にある電子のことも伝導電子と呼ぶ（半導体において単に「電子」と言う場合、多くは伝導電子の意味になる）。価電子帯に存在する電子が、ある温度においては、絶対温度とボルツマン定数の積に値するエネルギーを受ける。このエネルギーがバンドギャップより大きい場合、価電子帯上端付近の電子が伝導帯へと励起され、この電子が伝導電子として振舞うことになる。金属においては、フェルミ準位が伝導帯内に存在するため、この熱的励起のエネルギーが非常に小さくともフェルミ準位以上のエネルギー帯域に電子が存在することになる。強く束縛を受けない伝導電子を自由電子と呼ぶ。 固体中の伝導電子は原子のポテンシャルによってある程度の束縛を受ける。真空中における自由電子は任意のエネルギーを持てるのに対し、結晶中の電子では、その結晶周期性に起因して、運動量（波数）に制限が生じるため、ブリュアンゾーンが生じ、またバンド構造を取る。 しかし電子に部分的に占有されているエネルギーバンドにある電子は自由電子的に振る舞い、格子振動（フォノン）との相互作用などを示すほか、エネルギー準位の占有確率はフェルミ統計に従う。半導体の場合、伝導帯の底付近の電子は、本来の電子の質量とは異なる有効質量を持つ自由電子のように振る舞う。.
価電子帯
金属、および半導体・絶縁体のバンド構造の簡単な模式図 価電子帯（かでんしたい、valence band）とは、絶縁体や半導体において、価電子によって満たされたエネルギーバンドのこと。荷電子帯とも表記される。 絶対零度において「電子を含む一番エネルギーの高いバンド」が完全に電子で満たされている場合、これを狭義の充満帯 (filled band) と呼ぶ。これは絶縁体や半導体にのみ存在する。特に共有結合型結晶の充満帯を、価電子帯と呼ぶ。価電子帯の頂上から伝導帯の底までのギャップが、バンドギャップである。半導体や絶縁体においては、バンドギャップ中にフェルミ準位が存在する。 金属では価電子を含むバンドに空き準位がある（バンド中にフェルミ準位がある）ため、価電子がそのまま伝導電子（自由電子）となる。これに対し、半導体や絶縁体においては通常、価電子にバンドギャップを超えるエネルギーを与えて価電子帯から伝導帯へ励起することで、初めて伝導電子を得られる。完全に電子で占有された価電子帯では、電流は流れない。 なお広義には、電子で満たされた全てのエネルギーバンドを充満帯と呼ぶ。 Category:電子 Category:電子状態 Category:半導体.
バンド構造
バンド構造（バンドこうぞう、band structure）は、ポテンシャルや誘電率などの周期的構造によって生じる、波動（電子や電磁波など）に対する分散関係のことである。; 電子バンド構造; フォトニックバンド構造 他にも、フォノニックバンド構造やプラズモニックバンド構造などがある。 ---- 電子バンド構造（でんしバンドこうぞう、electronic band structure）は、結晶などの固体の中で、波として振舞う電子（価電子）に対するバンド構造のことである。.
フォトレジスタ
フォトレジスタ (photoresistor) とは、入射する光の強度が増加すると電気抵抗が低下する電子部品である。 光依存性抵抗 (light-dependent resistor, LDR) や 光導電体 (photoconductor) 、フォトセル(photocell)とも呼ばれる。 フォトレジスタは、高抵抗の半導体でできている。 充分に周波数の高い光が素子に入ると、半導体に吸収された光子のエネルギーにより束縛電子が伝導帯に飛び込む。 結果として生じる自由電子（と対になるホール）によって電流が流れ、電気抵抗が低くなる。 光電素子には、内因性・外因性のどちらもある。 内因性の素子では価電子帯にだけ存在する電子がバンドギャップを越えなければならず、その励起に相当する以上のエネルギーを持つ光子が必要になる。 外因性の素子には伝導帯に近い基底状態エネルギーを持つ不純物が加えられているので電子が遠くまで飛ばなくてもよく、エネルギーの低い（波長が長い、周波数が低い）光子でも充分に機能する。 半導体に真性半導体を用いるイントリンシック形と、n形やp形半導体を用いるエキシトリンシック形がある。 エキシトリンシック形は、エネルギーギャップよりも小さいエネルギーの光で電子を励起できるので、より長い波長領域に感度があるという特徴がある。.
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フォトダイオード
フォトダイオード フォトダイオード フォトダイオード（Photodiode）は、光検出器として働く半導体のダイオードである。フォトダイオードにはデバイスの検出部に光を取り込むための窓や光ファイバーの接続部が存在している。真空紫外線やX線検出用のフォトダイオードは検出窓が存在しないものもある。 フォトトランジスタは、基本的にはバイポーラトランジスタで、バイポーラトランジスタのベース・コレクターのpn接合に光が到達するようなケースに封入している。フォトトランジスタはフォトダイオードの様に動作するが、光に対してはより高感度である。これは、光子によりベースコレクター間の接合に電子が生成され、それがベースに注入されるからで、この電流がトランジスター動作で増幅される。しかし、フォトトランジスタはフォトダイオードより応答時間が遅い。 ほとんどのフォトダイオードは右の写真の様な形状をしており、発光ダイオードと形状が似ている。2端子（もしくはワイヤー）がそこより出ている。端子の長さの短い方がカソードで、長い方がアノードである。下に回路図が示してあり、電流はアノードからカソードの方向に矢印の向きに流れる。.
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光
上方から入ってきた光の道筋が、散乱によって見えている様子。（米国のアンテロープ・キャニオンにて） 光（ひかり）とは、基本的には、人間の目を刺激して明るさを感じさせるものである。 現代の自然科学の分野では、光を「可視光線」と、異なった名称で呼ぶことも行われている。つまり「光」は電磁波の一種と位置付けつつ説明されており、同分野では「光」という言葉で赤外線・紫外線まで含めて指していることも多い。 光は宗教や、哲学、自然科学、物理などの考察の対象とされている。.
光子
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光起電力効果
光起電力効果（ひかりきでんりょくこうか、Photovoltaic effect）は、物質に光を照射することで起電力が発生する現象である。光電効果の一種にも分類される。.
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光電効果
光電効果（こうでんこうか、photoelectric effect）とは、外部光電効果と内部光電効果の総称である。単に光電効果という場合は外部光電効果を指す場合が多い。内部光電効果は光センサなどで広く利用される。光電効果そのものは特異な現象ではなく酸化物、硫化物その他無機化合物、有機化合物等に普遍的に起こる。.
光電子増倍管
'''光電子増倍管''' 上方から光子が入り込む '''光電子増倍管の構造''' 左側から入射した単一の光子が光電陰極に衝突して1つの電子に変換される。この電子が最初のダイノードに衝突すると、多数の電子の放出が起こり、複数のダイノードで電子がなだれのように増幅される。 光電子増倍管（こうでんしぞうばいかん、photomultiplier tube、PMT）は、光電効果を利用して光エネルギーを電気エネルギーに変換する光電管を基本に、電流増幅（＝電子増倍）機能を付加した高感度光検出器で、フォトマルまたはPMTと略称されることもある。右の写真のように頭部から光が入射する「ヘッドオン（エンドオン）型」と、側方から光が入射する「サイドオン型」とに大別される。 “光電子倍増管”は誤植である。.
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光電子分光
光電子分光（こうでんしぶんこう、photoemission spectroscopy）とは、固体に一定エネルギーの電磁波をあて、光電効果によって外に飛び出してきた電子（光電子とよばれる）のエネルギーを測定し、固体の電子状態を調べる方法である。 測定対象となる物質は主に金属や半導体であり、絶縁体はチャージアップの関係から測定には不向きである． カイ・シーグバーン (Kai M. Siegbahn) は高分解能光電子分光法の開発で1981年のノーベル物理学賞を受賞している。.
光電管
光電管（こうでんかん、Phototube）は、光電効果を利用して光エネルギーを電気エネルギーに変換する光検出用電子管で、高真空（または不活性ガス入り）のガラス容器中に、光電陰極 (Photocathode) と陽極 (Anode) を設けた構造を基本とする。光電陰極（－）と陽極（＋）間に電圧を与え、光電陰極に光を入射し、陽極から信号電流を取り出して使用する。光電面には仕事関数の小さいアルカリ金属が用いられる。.
絶縁体
絶縁体（ぜつえんたい、insulator）は、電気あるいは熱を通しにくい性質を持つ物質の総称である。.
自由電子
自由電子(じゆうでんし, free electron)とはポテンシャルがいたるところでゼロ、つまり何ら束縛を受けていない電子のこと。電子気体（フェルミ気体）とも呼ばれることがある。この自由電子をモデルとしたものを自由電子モデル（自由電子模型、Free electron model）と言う。現実の電子系について、それらが自由電子であると仮定する近似を自由電子近似と言う。 特に金属の場合は、伝導電子と同じ意味で自由電子という言葉が用いられる。金属内部の自由電子は、電気伝導や熱伝導を担う。 実際には通常の金属においても、伝導電子はごく弱くはあるが相互作用を受けている。強く束縛を受ける伝導電子などには適用できず、電子同士の多体相互作用も無視している。自由電子として扱うのは一種の理想化である。.
電子
電子（でんし、）とは、宇宙を構成するレプトンに分類される素粒子である。素粒子標準模型では、第一世代の荷電レプトンに位置付けられる。電子は電荷−1、スピンのフェルミ粒子である。記号は e で表される。また、ワインバーグ＝サラム理論において弱アイソスピンは−、弱超電荷は−である。.
電気伝導率
電気伝導率（でんきでんどうりつ、electrical conductivity）とは、物質中における電気伝導のしやすさを表す物性量である。導電率（どうでんりつ）や電気伝導度（でんきでんどうど）とも呼ばれる。理学系では「電気伝導率」、工学系では「導電率」と呼ばれる傾向がある。また、『学術用語集』では「電気伝導率」が多く、次いで「電気伝導度」である。 農学分野において肥料濃度の目安として用いられるが、この場合は英語の頭文字をとり、「EC濃度」もしくは単に「EC」と呼ぶことが多い。 なお、英語の は電気伝導度と訳されることがあるが、標準的な用語はコンダクタンスである。 電気伝導率は物質ごとに値が異なる物性量である。金属の電気伝導率は非常に大きいが水晶などの絶縁体では電気伝導率は非常に小さい。例えば、金属である銀は銀の電気伝導率は であるが、ガラスでは S/m から S/m である。.
振動数
振動数（しんどうすう、英語：frequency）は、物理学において等速円運動あるいは単振動などの振動運動や波動が単位時間当たりに繰り返される回数である。振動数は、運動の周期の逆数であり、単位はヘルツ（Hz）原康夫 『物理学通論 I』 第I部3章3.4 単振動、学術図書出版、1988年。 「周波数」も英語では frequency(ラテン語で「“frequentia”」から) であり根本的には同じことであるが、「周波数」がおもに電気振動（電磁波や振動電流）のような電気工学・電波工学または音響工学などで用いられる工学用語であるのに対し、力学的運動など自然科学（理学）における物理現象には「振動数」が用いられることが多い。一般的には記号 f を用いて表されるが、光の振動数などはν（ニュー）の記号を用いられることが多い。 等速円運動においては、振動数は「回転速度（回転数）」と同じ数値になるが、単位は異なる。.
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光電流。
