반도체 물성 - 진성 반도체, 외인성 반도체

1. 진성 반도체

○ 불순물(Dopant)이 첨가되지 않은 순수한 반도체입니다.

○ 즉 Si 원소로만 이루어진 반도체입니다.

○ 불순물이 도핑된 외인성 반도체와 비교했을 때 반도체로 사용하기에 원하는 특성이 나오지 않아 잘 사용하지 않습니다.

2. 외인성 반도체

○ 진성 반도체에 3가나 5가 불순물을 첨가하여 도핑한 반도체입니다.

○ 특정한 원소 도핑을 통해 에너지 밴드 위치를 조정해 원하는 전기적 특성을 만들어 낸 반도체입니다.

○ 과거에는 외인성 반도체를 만들기 위해 도핑을 했지만 최근에는 임플란트를 합니다.

1) P형 반도체

○ Si에 3가 불순물을 첨가하여 도핑한 반도체입니다.

○ Acceptor 원자 : 가족 원소로 대표적으로 B(붕소), Al(알루미늄), Ga(갈륨), In(인듐)을 사용합니다.

○ Si이 3족 원자와 결합해 전자수가 7개인 불안정한 결합을 하게 됩니다.

○ 이에 자유전자를 끌어당기는 성질을 갖는 반도체가 됩니다.

 

○ P형 반도체 중 가장 많이 사용하는 것은 B(붕소)입니다.

○ 이는 실리콘의 가전자대와 밴드갭이 45[meV]로 Al(56[meV])와 In(160[meV])보다 작기 때문에 사용합니다.

○ 즉 3족 원자를 도핑할수록 페르미 준위가 가전자대에 가까워지게 됩니다.

2) N형 반도체

○ Si에 5가 불순물을 첨가하여 도핑한 반도체입니다.

○ Donor 원자 : 5족 원소로 대표적으로 P(인), As(비소), Sb(안티모니)를 사용합니다.

○ Si이 5족 원자와 결합해 전자수가 1개 남는 불안정한 결합을 하게 됩니다.

○ 이에 자유전자를 내보내는 성질을 갖는 반도체가 됩니다.

 

○ N형 반도체 중 가장 많이 사용하는 것은 As(비소)입니다.○ As의 밴드갭은 54[meV]로 Sb(39[emV])와 P(44[emV])보다는 실리콘의 전도대와 밴드갭이 상대적으로 큽니다. 그러나 As의 질량이 다른 원소에 비해 무거워 도핑과정에서 효율적으로 도핑되기 때문에 사용합니다.○ 즉 5족 원자를 도핑할수록 페르미 준위가 전도대에 가까워지게 됩니다.

 

<출처>

http://ko.hyfive.wikidok.net/wp-d/601bf0d7bfb7bea10c422679