반도체의 기본 이해
반도체는 무기 또는 유기 재료로 구성되어 있으며, 화학적 구조, 온도, 조명, 도핑 물질의 존재에 따라 전도성을 제어할 수 있습니다. 이러한 자유 전자와 홀들의 움직임은 반도체의 결정 격자 구조 내에서 양자 역학 법칙으로 설명될 수 있습니다.
반도체의 종류
반도체는 전자적 특성에 따라 두 가지 기본 유형으로 분류될 수 있습니다:
본질적(intrinsic) 반도체
첨가된(extrinsic) 반도체
p형 반도체
n형 반도체
반도체의 정의
반도체의 명칭은 이 재료들이 구리, 금과 같은 금속과 유리와 같은 절연체 사이의 전기 전도도를 가지고 있기 때문에 생겼습니다. 이들은 4eV 미만의 에너지 간격을 가지고 있으며, 고체 물리학에서 이 에너지 간격 또는 밴드 갭은 전자 상태가 금지된 공극대와 전도대 사이의 에너지 범위입니다.
반도체의 응용
반도체는 전자기기, 태양 전지, 조명, 전력 전자 장치, 센서 등 다양한 전자 응용 분야에 사용됩니다.
반도체의 특징
반도체의 주요 특징으로는 가변 전도성, 밴드갭, 도핑, 온도 의존성, 광민감도, 소수 캐리어 등이 있습니다.
주요 반도체 재료 및 그 특성
여기에는 실리콘(Si), 게르마늄(Ge), 갈륨 비소(GaAs) 등이 포함되며, 각각의 밴드 갭, 전자 이동성, 홀 이동성, 열전도도에 대한 정보가 제공됩니다.
반도체의 유형
반도체는 본질적 반도체와 첨가된 반도체로 나뉩니다. 본질적 반도체는 순수한 반도체로 단일 요소(예: 실리콘, 게르마늄)로 구성되며, 의도적으로 불순물을 첨가하지 않습니다. 첨가된 반도체는 불순물을 첨가하여 전자적 특성을 변경한 반도체로, p형과 n형 반도체로 더 세분화됩니다.
반도체 재료의 종류
반도체 재료로는 실리콘(Si)과 게르마늄(Ge)이 가장 잘 알려져 있습니다. 실리콘은 원자 번호 14로, 테트라벨런트 금속족 및 반도체입니다. 게르마늄은 원자 번호 32의 광택이 나는 하드한 금속족으로, 순수한 상태에서는 실리콘과 유사한 반도체입니다.
본질적 반도체 – 순수 반도체
본질적 반도체는 의미 있는 도핑 종이 없이 완전히 순수합니다. 이들은 순수 반도체 또는 i-유형 반도체로도 알려져 있습니다. 도핑과 게이팅은 전도 또는 공극대를 페르미 레벨에 훨씬 가깝게 이동시켜 부분적으로 채워진 상태의 수를 크게 증가시킵니다.
첨가된 반도체 – 도핑된 반도체
첨가된 반도체 또는 도핑된 반도체는 의도적으로 도핑된 반도체입니다. 이는 전기적, 광학적, 구조적 특성을 조절하기 위해 고의로 불순물을 첨가한 반도체입니다. 두 가지 주요 유형의 도핑 원소는 전자 수용체 또는 공여체로 분류되며, 해당 도핑된 반도체는 n-유형 또는 p-유형 반도체로 알려져 있습니다.
n형 반도체
전자 공여 원자로 도핑된 첨가된 반도체를 n형 반도체라고 합니다. 실리콘은 사중가 원소이며, 보통의 결정 구조는 네 개의 공유 결합에서 유래합니다. 비소, 안티몬 또는 인과 같은 오중가 불순물을 첨가하면 자유 전자가 증가하여 본질적 반도체의 전도성이 크게 향상됩니다.
p형 반도체
전자 수용 원자로 도핑된 첨가된 반도체를 p형 반도체라고 합니다. 순수한 실리콘은 네 개의 공유 결합을 포함하는 정상적인 결정 구조를 가집니다. 보론, 알루미늄 또는 갈륨과 같은 삼중가 불순물을 첨가하면 본질적 반도체에 양전하를 띤 전자 홀이 생성됩니다.
