반도체의 원리 및 응용

첨가
도핑(doping) : 불순물을 반도체에 첨가하는 것
106 ∼ 1xxx개의 반도체 원자 속에 단지 한 개의 불순물원자를 도핑시키면 불순물원자는 전기전도에 큰 영향을 미치게 되어 108개의 원자 속에 1개의 불순물을 첨가하는 경우 전도도가 10배 이상 증가
결정격자에 고정되어 있으므로 전기전도에 기여하지 못한다
결정 중에 전자를 제공해주는 불순물 : 도너(donor)불순물
도너를 함유한 반도체에서 전자밀도는 전자-정공쌍 생성에 의한 정공밀도에 비해서 크게 되므로 n형 반도체라 한다.

도너는 작은 에너지를 얻어 전자를 전도대에 방출시키고 그 자신은 (+)이온이 되므로 그림과 같이 전도대 아래 가까운 곳에 도너준위(donor level)을 만들게 된다.

도너원자로부터 전자를 방출시키는데 필요한 에너지는 Si의 경우 약 0.01∼0.05[eV]정도이다.

보통 n형 반도체에서는 정공의 수는 대단히 적으며 전기전도는 주로 자유전자의 이동에 의해서 이루어진다. 그러므로 전자를 다수캐리어(majority carrier), 정공을 소수캐리어(minority carrier)라고 한다.
② p형 반도체
Ⅲ족의 B, Al, Ga, In 등의 불순물을 첨가한 반도체








전자를 받은 B원자는 (-)이온으로 되나 도너의 경우와 마찬가지로 고정되어 전기전도에 기여하지 못한다. 이 B원자 불순물을 억셉터(acceptor)라 한다
억셉터 준위(acceptor level)은 가전자대의 바로 위에 위치
다수캐리어는 정공이 되고 소수캐리어는 전자가 된다.
③ 보상 반도체
도너와 억셉터 불순물을 모두 포함하고 있는 반도체 결정은 어떤 불순물의 농도가 더 많은가에 따라 n형과 p형 중 하나가 될 수 있는데, 그 이유는 도너원자에 있는 전자가 모든 가능한 억셉터 준위를 채울 수 있기 때문이다.
만약 그림(a)과 같이 도너농도 ND[cm-3]가 억셉터 농도 NA[cm-3]보다 크면 n형 반도체가 되고 전도대역의 전자농도가 ND

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