결합의 특징[도체, 반도체, 부도체의 특징]

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결합의 특징[도체, 반도체, 부도체의 특징]에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1.결합의 종류
2. 도체와 반도체 그리고 부도체의 특징

* 고유반도체와 비고유반도체
* N형 반도체
* P형 반도체
* p-n 정류접합

본문내용

된다. 또한 반도체에서 정공은 격자 결함에 의하여 산개 현상을 일으킨다.
* 고유반도체와 비고유반도체
고유 반도체는 불순물이 반도체의 전기적 성질에 영향을 미치지 않을 만큼 적게 들어 있는 순수한 반도체를 가리킨다. 이러한 경우에 모든 운반자는 열이나 빛에 의해 들떠서 생긴 전자와 양공뿐이다. 고유 반도체에 열이나 빛이 가해지면, 전자로 가득 차 있던 가전자대에서 전자가 튀어나와서 전도띠로 이동하는 것이다. 그러므로 고유반도체에서는 전자와 양공이 같은 수로 존재한다. 전자와 양공은 전기장에서 서로 반대방향으로 이동하지만, 만들어 내는 전류의 방향은 같은데, 전자와 양공이 띄고 있는 전하가 서로 다르기 때문이다. 하지만, 고유 반도체에서 전자에 의한 전류와 정공에 의한 전류가 같은 것은 아니다. 왜냐하면 전자와 정공의 유효 질량이 다르기 때문이다.
운반자의 농도는 온도에 따라 크게 변한다. 낮은 온도에서는 가전자대가 가득 차서, 반도체는 부도체가 돼 버린다. 온도를 높이면 운반자의 숫자가 증가해서, 반도체의 전도율도 증가한다. 이러한 원리는 서미스터에서 사용된다. 이러한 변화는 온도가 증가하면 전도율이 낮아지는 대부분의 금속과는 완전히 다른 것인데, 금속은 온도가 높아지면 포논 산란이 잘 일어나기 때문이다.
비고유 반도체는 운반자의 종류와 개수를 바꾸기 위해 불순물을 첨가한 반도체를 가리키며, 불순물에 따라 N형과 P형으로 나뉜다.
* N형 반도체
진성반도체(4족)에 소량의 5족원소 안티몬(Sb) 비소(As), 인(P)를 도핑한다. 즉 1개의 5족 원소는 4개의 4족 원소와 공유결합을 하게 되고 남은 한 개의 전자는 5족 원소와 약하게 결합하여 약간의 에너지에도 전도대로 방출된다. 즉 열에너지에 의한 자유전자의 생성으로 생기는 홀과 전자쌍 이외에 5족 원소에 의한 전자가 생기므로 홀에 비해 전자가 많아지게 되고 홀의 흐롬보다 전자의 흐름이 많아 전자가 전기 전도에 대부분 기여하는 다수 캐리어가 되고 홀은 소수 캐리어가 된다.
(a)밴드 갭내에서, 전도 밴드 하단 바로 아래에 위치하고 있는 도우너 불순물 에너지 준위에 대한 전자 에너지 밴드 그림. (b)전도 밴드 내에 하나의 자유 전자를 생성시키는 도우너 에너지 준위로부터 전자 여기
* P형 반도체
진성반도체(4족)에 소량의 3족 인듐(In), 갈륨(Ga)을 도핑한다. 즉 한 개의 3족 원소는 4개의 4족 원소와 공유결합하기 때문에 전자 1개가 모자라게 되고 주위에서 전자 1개를 끌어들여 8개를 채우게 되므로 1개의 홀이 형성된다. 그러므로 열에너지에 의해 만들어진 홀 - 전자의 쌍보다 3족에서 얻은 홀이 만들어지므로 전자에 비해 홀의 농도가 많아진다. 그러므로 홀이 전기전도에 대부분 기여하는 다수 캐리어가 되고 전자는 소수 캐리어가 된다.
(a)밴드 갭내에, 가전자 밴드 바로 위에 위치해 있는 억셉터 불순물 에너지 준위에 대한 에너지 밴드그림(b)하나의 전자가 억셉터 준위로 여기하면서 가전자 밴드내에 하나의 정공을 생성시킨다.
* p-n 정류접합
반도체에 P형과 N형 도펀트를 인접하게 도핑하면 P-N 접합을 만들 수 있다. P형으로 도핑된 부분에 +바이어스 전압을 걸어주면, P형 반도체의 다수 운반자(양공)가 접합면 쪽으로 밀려간다. 동시에 N형 반도체의 다수 운반자(전자)도 접합면 쪽으로 끌려간다. 그러면 접합면에는 운반자가 많아져서, 접합면이 도체 같은 성질을 띠게 되고, 접합면에 걸려있는 전압 때문에 전류가 흐른다. 양공 구름(양공이 구름처럼 몰려있는 것)과 전자구름이 만나면, 전자가 그 구멍(양공)으로 들어가서 움직이지 않는 공유결합을 이룬다. 만약 바이어스 전압이 반대로 걸리면, 양공과 전자는 접합면으로부터 서로 밀어낸다. 접합면에서는 새로운 전자/홀 쌍(pair)이 잘 생기지 않기 때문에, 접합면 주위에 있던 운반자는 모두 쓸려가버리면서, 접합면 주위에 운반자가 거의 없는 고갈영역을 형성하게 된다.(전자는 +전압이 걸려있는 N영역 쪽으로, 양공은 -전압이 걸려있는 P영역 쪽으로 쓸려간다) 역방향 바이어스 전압은 접합면에 전류가 아주 조금만 흐르게 한다. P-N접합은 전류가 한쪽 방향으로만 흐르게 하는 다이오드라는 소자의 원리이다. 비슷한 원리로, 세 번째 반도체 영역은 N형이나 P형으로 도핑해서 단자가 3개 있는 소자를 만들 수 있다. 이렇게 만들어낸 소자가 BJT(bipolar junction transistor)이다. 이 BJT는 P-N-P로 만들 수도 있고, N-P-N으로 만들 수도 있다.

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결합의 특징[도체,   반도체,   부도체의 특징],   결합의 특징