1.1 반도체 전류 전도
- 전자 = 양성자 ->전기량의 크기 동일
그러므로 모든 원자는 중성 - 최외곽 전자 : 가전자
- 실리콘, 게르마늄 대표 4족원소 반도체
- 가전자 1개씩 총 4개를 공유결합 함
- 주위로 부터 열,광에너지 받으면 튀어나와 자유전자(-), 정공(+)형성
- 이때 가하는 에너지(전압이나 전류)를 bias(바이어스)라 함
- 튀어나오기 위한 최소 에너지 값을 Eg(에너지 갭)이라 함
- 단위 : 1 eV = 1.6 * 10^-19(j)
- 자유전자와 정공이 반도체 내에서 자유롭게 이동함
-> 캐리어(carrier) - 전기의 발생으로 자유전자에는(-) 역방향의 전자전류가 정공(+)에는 순방향의 정공전류가 흐름
1.2 진성(순수)반도체
bias를 받으면 가전자대에서 자유전자가 전도대로 이탈 함
정공은 가전자대에 남아서 carrier 역할
순수 si 반도체는 Eg가 1.1eV가 필요한데, 3형이나 5형 원소소 불순물을 넣어주면(도핑) 매우적은 Eg(0.05)를 갖는 불순물 반도체가 된다.
N형 반도체
5형 원소 불순물(인,비소,안티몰,납,비스모스) 를 도핑 시
4개 전자는 공유결합 하며 1개는 전도대의 자유전자가 된다.
이때 불순물을 도너 라고한다.
Ed(도너 준위)는 이 자유전자가 되기위한 Eg로 0.05eV의 작은 값을 가진다.
남아있는 도너는 1개의 전자를 잃었으므로 +극성을 띄는 도너 이온이 된다. -> 캐리어가 아님
전도대의 자유전자(N)가 다수 캐리어
가전자대의 정공(P)이 소수 캐리어가 됨 ->N형반도체
P형 반도체
3형 원소 불순물 (붕소,알루미늄,갈륨,인듐) 도핑 시 전자가 1개 부족해 가전자대에 정공이 형성된다.
이때 불순물을 억셉터 라고 한다.
Ea(억셉터준위)는 이 정공으로 자유전자를 받아들이기 위한Eg로 0.05eV의 작은 값을 가진다.
전자를 하나 받아드렸기 때문에 -극성을 띄는 억셉터 이온이 된다. -> 캐리어 아님
가전자대의 정공(p)가 다수캐리어
전자대의 자유전자(n)이 소수캐리어가 됨 -> P형반도체
N형 P형 모두 불순물을 많이 도핑시 저항이 낮아지고, 전류전도가 증대됨.
추가로 알아본 점
Bias(바이어스)를 가함에 따라 반도체의 전류가 흐르게 되므로, 회로 설계자는 바이어스를 설정해 회로가 원하는 전압이나 전류를 가지도록 해야한다.
도너는 주로 인(P) 을 사용하고, 억셉터로는 붕소(B)를 사용한다.
반도체의 개념이 기억 안날때쯤 다시 공부할수있어서 좋았고 그림으로 보니 더 쉽게 이해되는것 같다.
