반도체 재료의 실리콘

반도체 재료의 실리콘

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실리콘은 규소라고도 합니다.

원소기호는 ‘Si’로 지구상에서 산소에 이어 두 번째로 많이 존재하는 원소입니다.

반도체의 재료로서 실리콘이 많이 사용되는 이유는 주로 다음 4가지가 있습니다.

1.지구상에서 두 번째로 많은 원소므로 자원이 풍부하다.

2.불순물을 제거하기 쉽고 순도를 높이기 쉽다

3.단결정화와 불순물의 양을 조정하여 저항률 제어가 용이함

4.안정된 산화막이 완성되어 집적화 등의 가공이 용이하다.

반도체의 원리

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반도체 재료

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반도체의 재료로서 가장 자주 이용되고 있는 것이 Si(실리콘) 규소입니다.

순수한 반도체는 거의 전류가 흐르지 않습니다.

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P형 반도체(P=Positive)

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Si(실리콘)보다 가전자의 1개 적은 B(붕소)를 극히 소량 더해 주면 전자가 빠지는 현상이 일어납니다.

이 빠진 구멍을 정공이라고 합니다.

이것이 P형 반도체가 됩니다.

이런 상태일 때 전계를 틀면 정공(홀)이 생기기 전에는 전자가 가득 차 있고 전계를 틀어도 전자는 자유롭게 움직일 수 없었습니다.

그런데 정공이 생긴 뒤에는 그 구멍으로 전자가 차례차례로 이동합니다.

그래서 정공은 전계가 걸려 있는 방향으로 이동하고 있는 것처럼 보입니다.

마치 전계의 방향과 같은 방향으로 전류가 흐르고 있는 것처럼 보입니다.

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N형 반도체(N=Negative)

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Si(실리콘)에 가전자가 1개 많은 P(린)를 소량 더한 것은, P(린)가 가지고 있던 전자가 남으므로 이것이 자유 전자가 되어, 전류가 흐르게 됩니다.

이것이 N형 반도체가 됩니다.

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PN 접합 반도체

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P형 반도체와 N형 반도체를 접합하면, 접합면에 확산이라고 하는 현상이 일어납니다.

확산이란 온도차이에 의해 이동하는 현상을 말하며, 정공은 P측에서 N측으로, 전자는 N측에서 P측으로 이동한다.

접합 부근에서 정공과 전자의 결합이 어느 정도 진행되면 멈춥니다.

이 영역을 캐리어가 없다고 해서 공핍층이라고 합니다.

캐리어는 정공과 전자처럼 하전 입자를 말합니다.

 

스마트계측기 (smartinst.co.kr)

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