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과학

반도체 도핑

반도체 도핑과학
영어
Semiconductor doping
n형 다수 운반자
전자
p형 다수 운반자
정공
목적
전기적 성질과 운반자 농도 조절
반도체 도핑은 불순물 원자를 의도적으로 넣어 전하 운반자의 종류와 농도를 조절하는 과정이다. 도너는 전도 전자를, 억셉터는 정공을 늘리는 데 쓰이며, n형과 p형이라는 이름은 다수 운반자의 부호를 나타낸다.

결정 안의 불순물

실리콘 결정의 일부 자리를 다른 원소로 바꾸면 전자가 차지할 수 있는 에너지 상태가 달라진다. 소량의 불순물도 전도에 참여하는 운반자 수를 크게 바꿀 수 있다. 여기서 불순물은 제거하지 못한 오염이라는 뜻보다 의도적으로 넣은 첨가 원자를 가리킨다.

도너와 억셉터

실리콘에 비소처럼 원자가 전자가 다섯 개인 원자를 넣으면 약하게 묶인 전자가 전도대로 이동할 수 있다. 반대로 원자가 전자가 세 개인 원소를 넣으면 전자가 채울 수 있는 상태가 생기고 가전자대에 이동 가능한 정공을 남긴다.

부호와 전기적 중성

n형이라고 시료 전체가 음전하를 띠는 것은 아니다. 이동 전자와 결정에 남은 이온 전하를 함께 세어야 한다. p형의 정공도 양성자가 결정 안을 떠다닌다는 뜻이 아니라, 채워지지 않은 전자 상태의 이동을 양전하 운반자로 표현한 것이다.

농도만으로 정해지지 않는 전도

같은 첨가 농도라도 온도, 이온화 정도와 운반자 이동도에 따라 전도성이 달라진다. 반대 종류 불순물이 함께 있으면 보상도 고려해야 한다. 다수 운반자가 있다는 말은 소수 운반자가 전혀 없다는 뜻이 아니다.

관련 문서

반도체 / 실리콘 / 전자 / 정공 / 띠이론 / 전도대 / PN 접합 / 전기 전도도