진성 반도체와 불순물 반도체의 띠 구조

진성 반도체와 불순물 반도체의 띠 구조

 

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▶ 참고: 고체의 띠 이론 [ https://ywpop.tistory.com/3467 ]

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▶ 진성 반도체. intrinsic semiconductor

> 불순물을 첨가하지 않은 순수한 반도체

> 결정에 결함이 없는 반도체

> 불순물 원자나 결정 결함을 포함하지 않는 순수한 반도체

> 영어 머릿글자로부터 “I형 반도체”라고도 한다.

 

 

 

▶ 불순물 반도체. extrinsic semiconductor

> 순수한 진성 반도체에 불순물(도펀트)를 소량 첨가(도핑)한 반도체

> 불순물 때문에 순수한 반도체와 다른 전기적 특성을 갖는다.

> 불순물 원자가 전류를 운반하는 전하 캐리어 역할을 한다.

> 캐리어가 전자(negative electrons)인 n형 반도체와

캐리어가 홀(positive holes)인 p형 반도체로 구분한다.

> 불순물 원자의 원자가 전자(최외각 전자) 수가

n형 반도체는 4보다 크고, p형 반도체는 4보다 작다.

 

 

 

 

▶ 진성 반도체(intrinsic semiconductor)의 격자 구조

 

 

 

 

 

▶ 불순물 반도체(extrinsic semiconductor)의 격자 구조

 

> n-형 반도체

---> P는 Si보다 원자가 전자가 1개 더 많다.

 

 

 

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> p-형 반도체

---> B는 Si보다 원자가 전자가 1개 더 적다.

 

 

 

 

반도체의 결정 구조를 보면,

불순물 반도체는 실리콘이 들어갈 자리에

불순물이 대신 들어가는데,

( 실리콘 대신 한 자리를 차지한다. )

 

이때 불순물로 들어가는 원자는

실리콘과 크기도 어느 정도 비슷해야 하고,

화학적 성질(원자가 전자 수)도 어느 정도 비슷해야 됩니다.

( 그래야 실리콘의 결정 구조가 유지됩니다. )

 

 

이 때문에, 1주기 정도 차이나는,

그리고 원자가 전자 수도 1개 정도 차이나는

B, Al, P, As 등과 같은 원자가

불순물 원자(도핑 원자)로 사용되는 것입니다.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

[그림] 진성 반도체와 불순물 반도체의 띠 구조.

 

 

 

 

[키워드] 반도체 기준문서, 반도체 사전, 도핑 기준문서, doping dic