진성반도체 설명, 원리 ,그림

목차

▶ 진성반도체
▶ 도핑
▶ 불순물 반도체
▶ P형 반도체와 N형 반도체
<N-형 Si의 원자 배열 모델>
<P-형 Si의 원자 배열 모델>

본문내용

▶ 진성반도체
반도체의 결정에 불순물이 없거나, 있더라도 매우 적어 대부분의 운반체가 충만대에서 열적으로 들뜬 전자와 그 뒤에 남은 양공일 경우의 반도체이다. 고유반도체라고도 한다. 즉, 전도대속의 전자와 가전자대 속의 구멍(양공) 수가 같은 것이다. 현실적으로 이 상태는 재료를 극히 순수하게 하였을 때, 또는 주개(공급체) 불순물과 받개(수용체) 불순물을 같은 양으로 함유시키면 얻을 수 있다.
도체와 부도체의 중간 정도의 전기 전도성을 가지며, 주기율표 4족의, 게르마늄, 규소 등 고순도(99.9%)의 물질이다. 상온에서는 전기 전도도가 작지만, 빛을 쬐거나 온도가 높아지면 원자로부터 전자가 떨어져 나와 전기 전도도가 증가하여 전기 저항은 작아진다.
순수한 규소(Si)와 게르마늄(Ge) 등은 저온에서는 부도체에 가깝고, 고온에서는 도체에 가깝다.
실리콘 단결정은 실리콘 원자가 규칙적으로 늘어서 있다. 한 개의 실리콘 원자는 최외각에 4개의 전자를 가지는 주기율표상에 4족 원소이며, 서로 이웃하는 전자끼리 공유결합하여 결정을 이루고 있다. 이러한 순수한 실리콘에서는 원자핵에 결합되어 있는 전자가 움직일 수 없기 때문에 실리콘 외부에서 전압을 걸어도 전류가 흐르지 않는다.
▶ 도핑
진성반도체의 전도도에 변화를 주기 위해 불순물을 첨가하는 것이다.
▶ 불순물 반도체
고유 반도체에 다른 원소를 미량 첨가하면, 전기전도성이 증가하고 고유의 전기적 특성을 나타낸다.
진성 반도체에 불순물을 미소량 섞은 n형, p형 반도체를 불순물 반도체라고 한다. 외부에서 불순물을 넣었기 때문에 외인성 반도체라고도 부른다. 대부분의 반도체는 진성 반도체가 아니고 불순물 반도체이다.
▶ n형 반도체 : 외각 전자가 4개(14족)인 규소(원자번호 14번)나 게르마늄(원자 번호 32번) 등에게 외각 전자가 5개(15족)인 인(P), 비소(As), 안티몬(Sb) 등의 원자를 불순물로 넣으면 규소 원자와 바뀌어지면서 4개씩은 결합하고, 원자 1개당 자유 전자 1개씩 남게 된다. 이 자유 전자는 결정 내를 자유로이 운동할 수 있으므로 외부에서 전기장을 걸어주면(전압을 공급하면) 이 전자의 이동에 의해 전류가 흐르게 된다. 이와 같이 결정 내에 만들어진 전자의 이동에 의해 전하를 운반하는 반도체를 n형 반도체(negative)라고 한다.
또한 4가인 게르마늄(Ge)이나 실리콘(Si)의 결정에 극소량의 5가인 인(P), 비소(As), 안티몬(Sb)을 소량 첨가하면, 비소는 전자를 5개 갖고 있으나, 실리콘은 4개이므로 비소의 원자 1
개는 자유전자가 되어, 결정 내에서 쉽게 움직인다. 이와 같이 자유전자가 여분으로 존재하는 Negative의 전자가 케리어가된다. 여기서 인공적으로 자유전자를 만들기 위해 혼합하는 5가의 원자를 도너(donor)라 한다.

참고 자료

없음