반도체 다이오드의 특성

소개

n형 반도체와 p형 반도체와 반도체 다이오드의 전류-전압 특성에 대한 리포트

목차

1. 목적
2. 이론
3. 실험기구
4. 실험 방법

본문내용

제 10 장 반도체 다이오드의 특성

1. 목적

(1) n형 반도체와 p형 반도체에 대해 배운다.
(2) 반도체 다이오드의 전류-전압 특성에 대해 배운다.

2. 이론

(1) n형 반도체와 p형 반도체

반도체는 상온에서 도체와 부도체의 중간 정도의 전기전도도를 가지는 물질이다. 자연에는 여러 종류의 반도체가 존재하지만, 주기율표의 4족 원소로 이루어진 Si과 Ge이 가장 대표적인 반도체이다. 4족 원소는 4개의 가전자(valence electron)를 가지고 있는데, 한 원자는 4개의 가전자를 이웃하는 4개의 원자와 공유하는 공유결합(covalent bonding)하여 결정을 이루게 된다. 고유반도체(intrinsic semiconductor)에 적당한 불순물을 첨가하면 반도체의 전기전도도를 크게 증가시킬 수 있는데, 이렇게 불순물이 첨가된 반도체(extrinsic semiconductor)는 n형과 p형으로 나눌 수 있다.

(a) n형 반도체 (n-type semiconductor): 예를 들어 그림 1과 같이 4족 반도체인 Ge에 5족 원소인 Sb를 불순물로 넣었다고 하자. Ge 자리에 Sb가 들어가면 Sb의 5개의 가전자 중 4개는 주변 Ge 원자와 결합을 이루는데 사용되게 된다. 남은 하나의 전자는 쉽게 Sb를 벗어나 결정 내를 자유롭게 움직일 수 있는 자유전자(free electron)가 되고, Sb가 첨가된 Ge 결정의 전기전도도는 증가하게 된다. 이처럼 불순물이 여분의 (자유) 전자를 만드는 반도체를 n형 반도체라 하고, 전자를 주는 불순물을 주개(donor)라 부른다.

그림 1. n형 반도체에서의 원자와 가전자들의 모습

(b) p형 반도체 (p-type semiconductor): 이번에는 그림 2와 같이 4족 반도체인 Ge에 3족 원소인 Ga을 불순물로 넣어 보자. 이번에는 Ga의 3개의 가전자를 모두 이웃 Ge 원자들과 결합하는데 쓰고도 하나의 전자가 부족하게 된다. 이 상태에서 전기장이 걸리면 이웃의 전자들이 이 빈 자리를 채우느라 움직이게 되고, 이것은 결과적으로 빈자리가 전자와는 반대 방향으로 움직이는 것처럼 보이게 된다. 이것은 마치 물이 담긴 그릇의 밑부분에 빈공간(물방울)이 생기면 물이 이 빈공간을 메우기 위해 아래로 움직이고, 결과적으로 물방울이 위로 움직이는 것처럼 보이게 되는 것과 같다. 전자의 빈자리를 하나의 입자처럼 생각하여 정공(hole)이라고 부르는데, 이 정공은 전자와는 반대로 양의 전하를 가지게 되며 반도체의 전기전도도를 증가시키게 된다. 이처럼 정공을 많이 가진 반도체를 p형 반도체라 하고, 이 정공을 주는 불순물을 받개(acceptor)라고 부른

참고자료

· 없음