진성 반도체와 외인성 반도체

진성반도체

진성반도체란 불순물을 첨가하지 않은 순수한 반도체를 가르킨다. 영국말 intrinsic semiconductor 로부터
I형 반도체라고도 한다.

  특징


  캐리어 밀도
도핑된 경우는 도펀트의 밀도로 정재지는 캐리어밀도이지만, 진성 반도체는 불순물 밀도가 아니고 재질자체가
캐리어 밀도를 결정한다. 이 캐리어 밀도를 진성 캐리어 밀도 (ni)라고 한다.
이 진성 캐리어 밀도는 매우 낮은 값 (~1010 /cm3)이다. 이것은 일반적인 도핑으로 얻을 수 있는 캐리어 밀도보다
약 10 자리수만큼 낮은값이기 때문에 일반적인 반도체를 사용하는 경우는 도핑을 하는 경우가 많다.

  페르미 준위
도핑된 경우에 페르미준위는 도너 준위나 억셉터 준위 근처에 존재하지만, 진성 반도체는 띠간격의 띠 중앙에 위치한다.


  캐리어 이동도
진성 반도체는 불순물의 도핑이 되지 않았기 때문에 캐리어는 이온화 불순물 산란의 영향을 받지 않는다.
그렇기에 도핑되었을 때와 비교해서 매우 빠른 이동도를 나타낸다.
하지만 이전에 말했듯이 진성 반도체는 캐리어 밀도가 매우 낮기때문에 용도또한 한정된다.
탄소구조에 의한 이차원 전자 가스 를 이용한 반도체소자 (예시 HEMT)가 있다.

  도핑
진성 반도체는 캐리어 밀도가 낮기때문에 일반적으로는 진성 반도체에 불순물을 도핑한 불순물 반도체 (외인성 반도체)가 사용된다. 불순물 반도체는 도너나 억셉터의 열여기에 의한 캐리어가 전도에 기여한다.
캐리어가 홀 (전공)인 P형 반도체와 캐리어가 전자인 N형 반도체로 크게 구별된다.
캐리어의 종류는 불순물의 최외각 전자의 수에 의하여 결정되며 최외각 전자가 4보다 크면 N형 반도체,
최외각 전자가 4보다 작으면 P형 반도체가 된다.
실리콘에서 인, 비소를 도핑했을 때는 N형 반도체, 붕소를 도핑했을 때는 P형 반도체가 된다.

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외인성 반도체

불순물반도체는 반도체의 한 종류이다. 외인성 반도체 (영어: extrinsic semiconductor)라고도 한다.
순수한 진성반도체에 불순물 (도펀트)를 소량첨가 (도핑)한 것이다. 도핑하는 원소에 의하여 캐리어가
홀 (정공)인 P형 반도체, 캐리어가 전자인 N형 반도체를 얻을 수 있다.

캐리어의 종류는 불순물 원소의 최외각전자수에 의존적이며, 최외각전자가 4보다 클 경우는 N형 반도체,
최외각전자가 4보다 작을 경우는 P형 반도체가 된다.
반도체의 한종류인 규소를 예로 들면, 비소, 인의 경우에는 N형 반도체, 붕소의 경우에는 P형 반도체가 된다.

출처: 위키사전(진성반도체), 위키사전(외인성 반도체)

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