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半導体って何だろう? エジソン、フレミングの真空管の系譜


なぜ真空管は半導体に置き換わったの?

1947年、米国・ベル研究所にてトランジスタが発明される。トランジスタとは、電気を増幅させ、加えてスイッチの役割も担う半導体製品。真空管と似た機能を果たしている。

トランジスタ

先ほどご説明した通り、真空管は電気の量を調整する部品だ。これが可能だったのは、電気の通りやすさを変えていたから。実は電気の通りやすさが変わる性質を持つ物質は自然界にも存在する。代表例がケイ素(シリコン)やゲルマニウムだ。これらを半導体と呼んでいる。ベル研究所はゲルマニウムを活用してトランジスタを作ったのだった。

半導体の大きな特徴は条件によって電気を通したり通さなかったりすること。半導体はそれら単体では電気を通さない。しかしリンやボロンといった別の物質をわずかに添加することで、電気を通すようになる。

トランジスタなどの半導体製品の最大のメリットは真空管に比べ圧倒的に小さいこと。高さが約8cmもあった真空管に対し、初期のトランジスタ製品は1cm弱であり、これらを使って回路を組むことで、真空管時代のコンピューターは大幅に小型化された。

また、半導体製品は真空管に比べ、長寿命で高機能、耐久性に優れ、しかも安価。次第に真空管はトランジスタなどの半導体製品に置き換わっていった。

真空管時代のコンピューターは高さが180cmもあった(東芝未来科学館所蔵)

真空管時代のコンピューターは高さが180cmもあった(東芝未来科学館所蔵)

なお、半導体と半導体製品は区別されるべきもの。ケイ素(シリコン)やゲルマニウムなどの物質のことを半導体と呼び、その特性を利用して回路を形成し、さまざまな役割を果たすようになったデバイスが半導体製品である。

ただ、現在では半導体製品のことも「半導体」と言い表されることも多いのでご注意いただきたい。「電気を操る」半導体製品は高性能化により、低消費電力化、ひいては低炭素社会を実現することが可能だ。東芝は、自動車・産業用・IoTを支える半導体製品の開発を通して、人にやさしいエレクトロニクスに貢献している。

1878年、日本で初めて電灯が点灯した。成功させたのは藤岡市助ら工部大学校(※)の学生たちとその教授。藤岡は東芝の創業者の一人で、今では日本のエジソンと呼ばれている。真空管発明のもととなったエジソン、そして藤岡。二人のエジソンのDNAを東芝の半導体技術は脈々と受け継いでいる。

※現在の東京大学工学部

エジソンからフレミングの真空管へ。真空管から半導体製品へ。半導体の歴史は、とりもなおさず「電気を操る」技術が私たちの生活を変えていった歴史でもあったのだ。

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