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銅などの金属原子は電子を放出しやすいので、金属結晶中では、電子が回りの原子核に共有される事によって、プラスに帯電した原子核とマイナスの電荷を持つ電子が静電気力によって引き合い、原子同士が結合している。このとき、電子は金属中を自由に移動することができ、金属は「電気を通す」性質を帯びる。自由電子は負の電荷を運ぶ「キャリア」となり、自由電子をもつ固体は電気を通す。半導体などには正の電荷を運ぶキャリアとして「正孔」(ホール)と呼ばれる電荷の欠落があり、自由電子と逆の役割を果たす。電荷を運ぶ「キャリア」に自由電子が使われる半導体。高純度のケイ素(シリコンSi)の中に、ケイ素より価電子数の一つ多い5価元素のヒ素(As)などをごく微量混ぜることにより生成される。n型半導体の内部では、結晶中に原子同士の結合に使われず余った電子(自由電子)が生まれ、これが移動することによって電流が生じる。このとき、負(negative)の電荷を持つ電子が電気伝導を担う「キャリア」となるので「n型半導体」と呼ばれる。
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