■ 반도체는 온도(Temperature), 전기적(Electrical), 분순물(Impurities)의 함유량
등에 따라 전기 전도도(Conductivity) 를 크게 변화시킬 수 있다. 이러한 반도체는 단일 원소로
구성되냐 혹은 2종 이상의 원소로 구성된 화합물 이냐에 따라 구분된다 ■
▶ 원소 반도체(Elemental Semi-Con)의 종류
▷ 원소 반도체(Elemental Semi-Con)
하나의 원소( 단일 원소 )로 이루어진 반도체로, 단일 원소를 뜻한다.
원소 주기율표 제14족에 속하는 실리콘(Si)과 게르마늄(Ge)를 주로 이용한다.
요즘은 집적회로(IC, Intergrated Circuit)의 발전으로 가격 등의 이유로 게르마늄(Ge)
보다는 실리콘(Si) 이 많이 사용된다.
▶ 실리콘(Silicon)의 특징
산소 다음으로 지구상에 많이 존재하는 원소이다.
신기술에 의해 대량으로 물질을 사용할 때는 그 물질이 풍부하게 존재하는지 확인이 필요하다.
▷ 태양전지의 개발
에너지 문제를 해결하기 위해 많은 양의 재료가 필요한데, 실리콘은 이에 적합하다.
▷ 반도체 IC
반도체 IC의 경우도 지구상에 많을수록 좋다, 폐기한다 해도 무공해 의 물질이기 때문이다.
▶ 실리콘(Si) 외의, 원소 반도체(Elemental Semi-Con)
실리콘이 아닌 원소 반도체도 4족 을 사용해야 한다. 반도체 소자에 전류(Currnt)를 흘리기 위해서는
전자(Electron)나 정공(Hole) 같은 캐리어(Carrier)가 필요한데, 4족인 원소 이여야 분순물을 투입해
다른 원소로 쉽게 바꿀수 있기 때문이다.
▷ 탄소(C, Carbonium)
다이아몬드(Diamond)의 결정 구조이고, 에너지 밴드갭(Band Gap) 아주 크기 때문에 절연체에 가깝다.
▷ 게르마늄(Ge, Germanium)
전계(Electric field)가 걸린 경우 실리콘(Si)보다 이동도(Mobility)가 3배 이상 크다.
이동도(Mobility)는 전자나 정공이 움직이는 속도라고 보면 된다.
실리콘보다 사용할 수 있는 온도가 높지는 않다 ( 고온에서 사용 불가 )
밴드갭(Band Gap)이 0.66[eV]로 실리콘의 1.12[eV]보다 작아, 소자의 누설전류가 증가 하기 때문이다.
▶ 반도체 결정(Crystal) 의 종류
우선 반도체 고체 결정 구조는 단결정(Single Crystal), 비정질(Amorphous), 다결정(Poly-Crystal)
세가지로 구분할 수 있다.
▷ 단결정(Single Crystal)
결정(Crystal) 축의 방향이 같고, 원자들이 똑같은 배열로 놓여있는 구조이다.
▷ 비정질(Amorphous)
원자가 아무렇게나 배열되있는 형태이다. 결정체가 아니긴 하지만 그래도 반도체로 사용된다.
▷ 다결정(Poly-Crystal)
많은 단결정들이 여러 방향으로 모여있다. 즉 부분 부분이 단결정으로 되어있다.
▶ 실리콘 단결정(Single Crystal)
실리콘 단결정은 위에서 단결정(Single Crystal) 구조 에서 배웠듯
실리콘 원자가 똑같이 규칙적으로 늘어서 있는 상태이다.
하나의 실리콘(SI) 원자는 4개의 최외각 전자 를 가지고
서로 이웃하는 원자끼리 결합해 결정을 이루기도 한다.
▶ 진성 반도체(Intrinsic Semi-Con)와 외인성 반도체(Impurity Semi-Con)
▷ 진성 반도체(Intrinsic Semi-Con)
분순물(Impurities)이나 격자 결함이 없는 순수한 반도체 이다.
부도체와 다를 바 없는 상태이고, 특정 분순물을 주입하면 전류가 흐르게 된다.
▷ 외인성 반도체(Impurity Semi-Con)
외부에서 분순물을(Impurities)를 의도적으로 넣어준 형태의 반도체 로
분순물로 자신의 전기전도도를 조절하는 반도체이다.
그리고 이 분순물(Impurities)로 의해 자유전자(Free Hole)이 생겼을 때
N-Tpye 과 P-Type 으로 나뉜다.
실리콘인 진성 반도체(Intrinsic Semi-Con)에다 5족의 분순물 원자를 첨가하면
N-Tpye 반도체 가 형성되고, 3족의 분순물 원자를 첨가하면 P-Type 반도체 가 형성된다.
이러한 도핑(Doping)으로 인해 N-Type 에서는 도너 원자(Donor atom)가 생기고
P-Type 에서는 억세터 원자(Acceptor) 가 생긴다.
N형 반도체, P형 반도체의 자세한 내용은 물리전자공학에서 다룰 예정
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