반도체 이론 고찰

[페러데이]

변수 전도성: 반도체는 빛이나 열에 노출될 때 전기를 전도하도록 만들 수 있습니다. 또한 다른 조건에서는 절연체로 작동할 수 있습니다.
밴드갭: 반도체에는 밴드갭이 있으며, 이는 전자를 가전자대에서 전도대로 이동시키기 위해 필요한 에너지를 의미합니다. 밴드갭의 크기는 반도체가 전도체가 되기 위해 필요한 에너지를 결정합니다.
도핑: 반도체는 전기적 특성을 변경하기 위해 불순물로 도핑될 수 있습니다. 도핑은 재료에 추가 전자 또는 “홀”을 도입하여 전도성을 증가시키거나 감소시킬 수 있습니다.
온도 의존성: 반도체의 전기 전도성은 온도에 매우 의존적입니다. 온도가 증가함에 따라 재료의 전도성은 일반적으로 증가합니다.
광민감성: 일부 반도체는 빛에 민감하며, 이는 광전지, 광 센서, LED와 같은 응용 분야에서 사용될 수 있습니다.
소수 캐리어: 반도체에서 전자와 홀은 소수 캐리어로 알려져 있습니다. 이러한 캐리어는 원하는 전기적 특성을 생성하기 위해 조작하고 제어할 수 있습니다.

변수 전도성: 반도체는 빛이나 열에 노출될 때 전기를 전도하도록 만들 수 있습니다. 또한 다른 조건에서는 절연체로 작동할 수 있습니다.
밴드갭: 반도체에는 밴드갭이 있으며, 이는 전자를 가전자대에서 전도대로 이동시키기 위해 필요한 에너지를 의미합니다. 밴드갭의 크기는 반도체가 전도체가 되기 위해 필요한 에너지를 결정합니다.
도핑: 반도체는 전기적 특성을 변경하기 위해 불순물로 도핑될 수 있습니다. 도핑은 재료에 추가 전자 또는 “홀”을 도입하여 전도성을 증가시키거나 감소시킬 수 있습니다.
온도 의존성: 반도체의 전기 전도성은 온도에 매우 의존적입니다. 온도가 증가함에 따라 재료의 전도성은 일반적으로 증가합니다.
광민감성: 일부 반도체는 빛에 민감하며, 이는 광전지, 광 센서, LED와 같은 응용 분야에서 사용될 수 있습니다.
소수 캐리어: 반도체에서 전자와 홀은 소수 캐리어로 알려져 있습니다. 이러한 캐리어는 원하는 전기적 특성을 생성하기 위해 조작하고 제어할 수 있습니다.

반도체의 이론

반도체의 이론은 결정 격자 구조에서 전자와 홀의 거동에 기초를 두고 있습니다. 이 이론은 전자 밴드 구조라고 알려져 있습니다. 전자 밴드 구조(또는 단순히 밴드 구조)는 고체 내에서 전자가 가질 수 있는 에너지 수준의 범위와 전자가 가질 수 없는 에너지 범위(금지된 밴드 또는 밴드 갭이라고 함)를 설명합니다. 반도체는 전자가 완전히 채워진 가장 높은 에너지 밴드인 가전자대와 비어 있거나 부분적으로만 채워진 다음 높은 에너지 밴드인 전도대를 가지고 있습니다. 가전자대와 전도대 사이의 에너지 격차를 밴드 갭이라고 합니다. 절대 영도에서는 반도체의 모든 전자가 가전자대에 있고 전도대에는 자유 전자가 없습니다. 그러나 상온이나 그 이상에서, 가전자대의 일부 전자는 열 에너지나 외부 에너지원(예: 빛, 전기장)에 의해 흥분될 수 있으며, 가전자대에 홀을 남기며 전도대로 점프할 수 있습니다. 반도체의 결정 격자 구조에서 이러한 자유 전자와 홀의 운동은 양자 역학의 법칙에 의해 설명될 수 있습니다. 이러한 전하 운반체의 거동은 결정 구조, 도핑 농도 및 유형, 온도 및 결정 격자 내의 불순물이나 결함의 존재와 같은 요소들에 의해 영향을 받습니다. 본질 반도체는 자유 전자와 홀의 완벽하게 균형 잡힌 수를 가지며, 그들의 전도성은 온도가 증가함에 따라 지수적으로 증가하는 자유 전자와 홀의 본질 농도에 의해 결정됩니다. 불순물로 도핑된 외부 반도체는 훨씬 더 높은 농도의 자유 전자나 홀을 가지고 있어, 그들의 전도성을 대폭 증가시키고 전자 장치에 유용하게 만듭니다.