[1] 화합물 반도체(Compound Semi-Con)의 종류와 특징

 

 

 

■  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  ■

 

 

 

 

▶ 화합물 반도체(Compound Semi-Con) 이란 ?

 

실리콘(Si), 게르마늄(Ge) 등 한가지 원소로 이루어지는 원소 반도체(Elemental Semi-Con)과는 달리

두 종류 이상의 원소로 이루어진 반도체 를 말한다.

 

실리콘(Si) 4족 원소가 비용도 낮고, 전기적 성질이 우수하긴 하지만 반도체 미세 공정의 한계에

이르면서 이를 대체할 반도체 재료로 화합물 이 각광받는다.

 

3족 + 5족 원소를 결합해 만드는 3-5화합물과

2족 + 4족 원소를 결합해 만드는 2-6화합물이 있다.

 

주기율표

 

 

 

▶ 화합물 반도체(Compound Semi-Con) 개요

 

  ▷ 실리콘(Si) 반도체와 화합물 반도체

 

  실리콘 반도체가 기존 전자 산업의 주인공이라고 하면은

  화합물 반도체는 4차 산업혁명, 5G, 자율주행 차량 등 차세대 혁신의 주인공이다.

 

 

  ▷ 화합물 반도체의 쓰임

 

  화합물 반도체는 더 낮은 전압에서 작동 가능 하고, 빛을 방출하거나 감지 할수도 있다.

  → 응용 분야로 LED(GaAs, 갈륨비소) 와 LASER(InGaP, 인화인듐) 가 있다.

 

  기존 소재가 데이터를 저장, 라우팅(Routing), 전달, 탐지하는 데 소비하는 에너지의

  극히 일부 정도만 사용한다.

 

  전력 소자는 성능 증대를 위해 탄화규소(SiC)와 질화갈륨(GaN)을 사용한다.

  → 전력 소자 에는, MOSFET, 다이오드(Diode) 가 있다

 

  탁월한 전력효율 로 배터리 작동 기기에 매우 중요하다. 또한 광학적 특성 으로

  커넥티드 카, 헬스케어 등 5G가 필수인 사물인터넷(IoT)에 활용할 것으로 예상한다.

 

 

 

 

 

 

 

▶ 화합물 반도체의 특성

 

실리콘 반도체보다 우수한 3가지 특성

 

  ▷ 전자(Electron)의 고 이동도(Mobility)

 

  실리콘(Si)에 비해 훨씬 높은 주파수(Frequency)에서 작동이 가능하다.

  5G 네트워크를 통한 고속 데이터 전송도 가능하다.

 

  ▷ 빛(Light)

 

  빛을 효율적으로 방출하고 감지하기 때문에 건강 진단 또는 얼굴을 인식하는

  3D 센서에도 적합하다.

 

  ▷ 전력(Power)

 

  실리콘(Si) 보다 훨씬 높은 전력 수준을 처리할 수 있기 때문에 전력 반도체로써

  전기 자동차로 그 응용을 확장 할 수 있다.

 

 

 

 

▶ 화합물 반도체 재료의 장점과 단점

 

  ▷ 장점

 

  전자(Electron), 정공(Hole)의 이동도(Mobility)가 우수 하고, 직접 천이(Direct Transition) 특성 을 가진다.

  또한 화합물 반도체의 특성인 원소 조합으로 다양한 밴드갭(Band Gap) 조절이 가능 하다.

 

  GaAs(갈륨비소)는 실리콘(Si)에 비해 밴드갭이 크고, 이동도가 높아

  초고속 전자 소자 또는 고주파 전자 소자에 응용된다.

 

  InN-GaN-AIN 계열의 질화물 반도체는, 직접 천이형 반도체로서 밴드갭을 무려

  0.7[eV] 부터 6.2[eV] 까지 조절이 가능하다.

 

 

  ▷ 단점

 

  실리콘(Si) 보다 제조하기가 까다롭고 어렵고, 결정(Crystal)의 결함(Defect) 또한 실리콘보다 많다.

  결정적으로 제조 비용도 높다.