電荷輸送・とは？中学生にもわかる基本ガイド：電荷が動くしくみを解説共起語・同意語・対義語も併せて解説！

この記事を書いた人

高岡智則

年齢：33歳性別：男性職業：Webディレクター（兼ライティング・SNS運用担当）居住地：東京都杉並区・永福町の1LDKマンション出身地：神奈川県川崎市身長：176cm 体系：細身〜普通（最近ちょっとお腹が気になる）血液型：A型誕生日：1992年11月20日最終学歴：明治大学・情報コミュニケーション学部卒通勤：京王井の頭線で渋谷まで（通勤20分）家族構成：一人暮らし、実家には両親と2歳下の妹恋愛事情：独身。彼女は2年いない（本人は「忙しいだけ」と言い張る）

はじめに

私たちの身の回りには電気の力が満ちています。スマホを充電したり、ライトを点けたりする時、電荷輸送の仕組みが働いています。この記事では、中学生でも分かるように、電荷輸送がどういう現象なのか、どんな場面で起こるのかを丁寧に解説します。

電荷輸送とは何か

電荷輸送とは、電子や正孔といった「電荷をもつもの」が材料の中を移動することを指します。この動きは、外部から力を与えると速くなったり、温度の影響で活発になったりします。電荷輸送の速さや効率は、材料の性質や温度、外から加わる電場の強さなどによって決まります。

電荷の種類

普通の物質には、負の電荷をもつ電子と、正の電荷をもつ正孔という二つの基本的な荷があります。金属では自由に動ける電子が多く、半導体では電子と正孔の両方が重要な役割を果たします。正孔は、電子が欠けた場所のイメージとして考えると分かりやすいです。

ドリフトと拡散

電荷輸送の主な動きには、ドリフトと拡散の二つがあります。ドリフトは電場という外部の力が電荷を一定方向へ押す現象です。拡散は、温度が高いと起こりやすい現象で、濃度の高い場所から低い場所へ自然に広がろうとする動きです。実際にはこの二つが同時に働くことが多く、材料の導電性を決める大きな要因になります。

導電率と抵抗

電荷の動きやすさを表す言葉として、導電率と抵抗があります。一般に導電率が高い材料は電荷が動きやすく、抵抗が低くなります。金属は高い導電率を持つ一方、絶縁体は低い導電率です。半導体は温度やドーピングによって導電性を大きく変えることができます。

実生活での例と応用

太陽電池やリチウムイオン電池は、電荷輸送の考え方なしには成り立ちません。太陽電池では光を吸収して生じた電子と正孔が、素材の中を移動して回路へと流れます。リチウムイオン電池では、放電・充電のたびにリチウムイオンが電極間を移動し、電荷輸送の性質が性能と寿命に影響します。

表で見るポイント

<th>要素

説明
電子	負の電荷を持つ粒子。金属・半導体の伝導の主役。
正孔	正の荷の欠乏を表す概念。電子の移動と連動して動く。
ドリフト	外部電場によって電荷が一方向へ動く現象。
拡散	温度や濃度勾配によって自然に広がる現象。
導電率	電荷がどれだけ動きやすいかの度合い。
抵抗	電荷の動きを妨げる性質。導電率の反対側。