진성반도체와불순물반도체

소개

진성반도체와 불순물반도체의 정의 및 차이점. 그리고 수식

목차

1. 진성 반도체(Intrinsin Semiconductor)
2. 불순물 반도체(Impurity Semiconductor)

본문내용

1. 진성 반도체(Intrinsin Semiconductor)
진성반도체는 순수 반도체라고도 하며, 순수한 원자나 원자로만 구성된 반도체를 의미하는 것으로, 이 반도체는 모체인 반도체 결정의 원자에서 공급되는 자유 전자와 정공에 의해서만 전기 전도만 발생된다. 일반적으로 진성 반도체의 캐리어인 전자와 정공의 농도는 같으며, 이러한 진성 반도체에 불순물을 넣으면 전기적 특성이 완전히 달라지는 특성을 갖는다. 한편, 실내 온도 300K에서 캐리어의 농도는 의 경우에는 정도이고, 의 경우에는 정도이며, 결정의 원자 밀도는 이고, 결정의 원자 밀도는 이므로 은 원자 개당 1개의 캐리어가 생성되고, 은 원자 개당 1캐리어가 생성되는 것으로 볼 수 있다.
에너지갭이 작은 경우에는 실온의 에너지로도 공유 결합이 깨져 자유 전자와 전자의 공백이 발생한다. 즉, 온도가 상승함에 따라 전자 중에는 에너지갭, 보다 더 큰 열에너지를 받아 공유 결합에서 벗어남으로써 가전자대에서 전자대로 이동하는 것이 생긴다. 물론, 전자가 나간 자리에는 전자 공백이 생겨 중성이었던 원자는 정(+)전하를 띄게 되는데, 이 전자 공백이 정공이다. 따라서 정공 부근에 있는 전자는 인력을 받아 공유 결합을 벗어나 이 정공 자리로 이동하면서 다른 정공이 발생하게 된다. 이와 같은 현상이 반복되면서 전계 하에서 전자와 정공의 이동은 방향성을 갖게 되는데, 전자는 음(-)전하를 가지므로 전계 방향과 반대 방향으로 움직이고, 정(+)전하의 정공은 전계와 같은 방향으로 이동한다. 따라서 반도체에서는 전자와 정공이 모두 전지 전도에 기여하므로 이들 모두를 캐리어라고 한다.
실온에서 열에너지에 의해 비교적 많은 전자·정공 쌍이 발생되는 반도체를 진성반도체(intrinsic semiconductor)라고 하며, 이 반도체는 반도체 특유의 성질을 나타내므로 극히 순수한 재료로 만들어져야 한다. 결론적으로 진성반도체에서는 전자의 수와 정공의 수가 같음을 알 수 있다. 즉, 전자의 농도를 , 정공의 농도를 라고 하면, 식이 성립하며, 여기서 를 진성 캐리어 농도(intrinsic carrier concentration)라고 한다.

참고자료

· 없음