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myblack·2024년 9월 24일

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반도체
전기전자공학적인 측면에서 고체는 전기가 잘 흐르는 도체, 그리고 전기가 흐르지 않는 절연체, 절연체와 도체의 중간에 해당하는 반도체로 분류

실리콘 단결정은 실리콘 원자가 규칙적으로 늘어서 있다. 한 개의 실리콘원자는 최외각에 4개의 전자를 가지는 주기율표상의 Ⅳ족 원소이고, 서로 이웃하는 전자끼리 굳게 결합함으로써 결정을 이루게 되는데, 이러한 결합을 공유결합이라고 한다.

N형 P형 반도체

순수 반도체인 진성 반도체(intrinsic semiconductor)는 원자핵에 결합되어 있는 전자가 움직일 수 없기 때문에 전류가 흐르지 않는다. 진성 반도체에 특정 불순물을 첨가하여 전자(electron)나 정공(Hole)의 수를 증가시켜 전기전도도를 조절할 수 있는데, 이러한 반도체를 외인성 반도체(Extrinsic) 혹은 불순물 반도체라고 한다.

순수한 반도체에 특정 불순물(5족 원소)을 첨가하여 전자(electron)의 수를 증가시킨 반도체.
4족 원소인 실리콘 단결정(순수 반도체)에 최외각 전자가 5개인 인(P), 비소(As) 등 5족 원소를 불순물로 첨가하면 실리콘 원자와 공유결합 후, 전자가 남는 상태, 즉 잉여전자가 생긴다. 이 상태에서 실리콘 결정에 전압을 걸어주면 제자리를 못찾은 잉여전자는 자유전가가 되어 전류가 흐르는 것이다. 이를 n형 반도체하고 한다.

순수한 반도체에 특정 불순물(3족 원소)을 첨가하여 정공(hole)의 수를 증가시킨 반도체.
4족 원소인 실리콘 단결정(순수 반도체)에 최외각 전자가 3개인 붕소(B) 등 3족 원소를 불순물로 첨가하면 실리콘 원자와 모두 공유 결합 후, 전가가 비어있는 상태, 즉 정공이 생김