반도체의 전기적 특성

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1999.10.27
최종 저작일
1999.10
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반도체는 문자 그대로 도체와 부도체의 중간쯤에 위치한 전기적 특성을 갖는 물질로서, 이러한 특징은 가전자대와 전도대 사이의 에너지 차이 의 크고 작음에 의해 결정된다.
만약 순수한 반도체에 불순물을 섞는다면, 이러한 상황을 바꿀 수 있다. 4족원소인 Si는 4개의 가전자대를 가지고 있으며, 주변의 네 원자와의 강한 공유결합을 통해 안정한 고체를 이루고 있다.
여기에 5족원소인 P 등을 섞는다면, 하나의 P원자당 주변의 Si와의 강한 공유결합에 참가하지 못하여 느슨하게 묶여 있는 전자가 하나씩 생기게 된다. 이런 전자들이 공유결합에 참여하고 있는 전자보다 쉽게 자기 자리를 이탈하여 전기전도에 기여하게 된다.
한편, 순수한 4족반도체에 3족원소인 As 등을 섞는다면, 하나의 As원자가 들어갈때마다 공유결합에 참여할 전자가 하나씩 부족하게 된다. 이 빈자리로 주변의 전자가 옮겨오는 것만으로 정공이 형성된다. 순수한 반도체에서는 가전자대에 정공이 생겨 전기전도에 기여하려면, 가전자대의 전자가 를 뛰어넘는 만한 에너지를 얻어 빈자리를 남겨 놓고 전도대로 올라가야 했었는데, 3족원소를 첨가함으로써 그런 수고를 덜 수 있는 것이다.

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