N형 반도체, P형 반도체

"N형 반도체, P형 반도체"

 

 

N형 반도체의 사전적 정의는

4가의 반도체중에 5가 원소의 원자(불순물)를 미량 혼입한 과잉전자를 갖는 반도체.

 

 

4가의 Ge 이나 Si 등의 원자에 5가의 As 나 Sb을 극히 소량을 섞으면 5개의 외각 전자 중 4개는 Ge, Si의 가전자와 공유 결합을 하고 남은 전자 1개는 자유 전자가 된다. 이 자유전자가 결정 안을 자유롭게 돌아다니면서 전하의 운반체 역할을 한다. 전하의 운반체가 음 전하를 띤 전자인 반도체를 N형 반도체라 한다.

 

 

쉽게 생각해서 Si에 5가 원소를 도핑한 것이라고 보면 된다.

 

Si는 최외각 전자가 4개, 여기에 최외각 전자가 5개인 원소(As)를 도핑한 것인데,  옥텟규칙(전자 8개)을 만족하고 

전자 하나가 남은 반도체를 N형 반도체이다.

 

As의 5개의 전자 중 4개는 Si원자들과 공유결합을 한다. 하지만 나머지 한

 

개의 전자는 결합할 수 없어 이동할 수 있는 자유전자가 된다. 도너는 ‘전자를 제공한다’하여 붙여진 이름으로 비소(As), 인(P) 등이 주로 사용된다. 전자는 음(Negative)의 전하량을 운반하므로 Negative의 머리글자를 따서 N형 반도체라고 하며, N형 반도체에서는 전자가 다수 캐리어(majority carrier), 정공이 소수 캐리어(minority carrier)가 된다.

 

 

 

P형 반도체의 사전적 정의는

 

4가의 반도체중에 3가 원소의 원자를 넣으면, 4가의 Si나 Ge에 비해 전자가 1개 부족한 곳이 생긴다. 이것을 정공이라고 하며, 이 정공이 ⊕의 전자와 같이 작용하여 전류를 흐르게 하는데 이것을 p형 반도체라고 한다.

 

 

 

 

P형 반도체란 반도체를 도핑할 때, 불순물 원자로 억셉터(acceptor) 원자를 주입하는 반도체이다. Si와 같은 4가 원소의 진성 반도체에 In와 같은 3족 원소를 주입하면 3개의 전자만 규소 원자와 공유결합을 할 수 있어 한 개의 정공이 생성된다. 이때, 이 정공은 여분의 전자를 받아들일 수 있다. 억셉터는 ‘전자를 받아들인다’하여 붙여진 이름으로, 붕소(B)가 가장 많이 사용되며 갈륨(Ga), 인듐(In)도 종종 사용된다. 정공은 양(Positive)의 전하량을 운반하므로 Positive의 머리글자를 따서 P형 반도체라고 하며, P형 반도체에서는 정공이 다수 캐리어(majority carrier), 전자가 소수 캐리어(minority carrier)가 된다.

 

 

 

즉, P형 반도체는 전자 하나가 부족해 정공이 생기며 N형 반도체는 전자가 하나가 남는 반도체라 생각하면 된다.