문서의 임의 삭제는 제재 대상으로, 문서를 삭제하려면 삭제 토론을 진행해야 합니다. 문서 보기문서 삭제토론 반도체 (문단 편집) == 전기적 성질 == [[도체]](전도체)와 다르게 반도체와 부도체는 온도가 높아질수록 전자 저항이 낮아지는 성질을 보인다.[* 물론 온도가 높아진다고 해서 좋은 면만 있는 건 아니고 과전류가 발생해서 발열로 인해 회로가 다 타버리거나 성능이 떨어질 수 있다.] 이것은 온도가 높아질수록 원자에 들어 있는 전자가 에너지를 얻기 때문이다. 에너지를 얻은 전자는 원자에게서 벗어나 자유롭게 움직이며 전자의 흐름에 참여하게 된다. 반면 전도체는 전자가 물질을 타고 이동할 때 원자에 부딪혀서 저항이 발생하게 되는데 이 과정에서 저항으로 인해 전기적 손실을 보게되고 온도가 올라간다. 또 온도가 높아질 수록 도체 내부의 분자 운동이 활발해지고 이 분자들이 전자의 흐름을 방해하기 때문에 저항이 높아지게 된다. 따라서 온도가 높아지면 도체는 저항이 커지고 반도체와 부도체는 저항이 작아진다. [[https://m.blog.naver.com/PostView.naver?isHttpsRedirect=true&blogId=moeblog&logNo=220495043195|#]] 고체의 전기 전도성은 원자가 띠와 전도띠 사이의 띠 틈에 의해 결정된다. 도체의 경우 원자의 에너지 준위가 분리되어 에너지 띠를 만들때, 원자가 띠와 전도띠의 영역이 서로 겹쳐져서 띠틈이 존재하지 않아 원자가 띠의 전자가 약간의 열에너지만으로도 전도띠로 건너 뛸 수 있거나, 전자가 원자가 띠를 가득채우지 못해서 원자가 띠의 빈 공간이 전도띠의 역할을 한다. 그래서 실온 정도의 온도가 되면 자유전자가 엄청나게 많이 생겨 전기 전도성이 커지게 된다. 외곽[[전자]]결합이 약하고 띠에 여유도 많아 쉽게 움직이는 [[알칼리 금속]]이나 [[알칼리 토금속]], 혹은 준위 중간에 빈틈이 많아서 전자가 이동하기 쉬운 [[전이 금속]]이 대표적인 도체이다. 부도체의 경우 원자가 띠와 전도띠 사이의 띠틈이 크기 때문에[* 보통 2eV 이상의 에너지 간격이 있으면 부도체로 본다.] 원자가 띠에 가득 찬 전자가 전도띠로 건너뛰지 못해 자유전자가 생기기 힘들어 전기 전도성이 작아진다.[* 물론 전기 전도성은 에너지 띠 구조 이외에도 외부 환경에 따라 달라질 수 있다. 예를 들자면 온도가 높아질 경우, 부도체의 전자가 열에너지에 의해 자유전자가 될 확률이 높아져 전기전도성이 커진다. 도체의 경우는 증가하는 자유전자의 영향보다 원자핵의 진동으로 인해 저항이 커지는 효과가 생겨 오히려 전기 전도성이 작아진다.] 반도체의 경우 원자가 띠와 전도띠 사이에 띠틈이 2eV 이하로 작아서 '''주변 온도에 의한 [[열]]에너지 만으로도 전자가 전도띠로 건너뛸'''수 있다. 이러한 에너지띠 구조의 특징으로 인해 온도에 의한 전기전도성의 변화가 크다. 실온 정도의 온도를 기준으로 설명하자면, 실온에서는 약간의 전자가 전도띠로 건너와 있는 상태라 어느 정도 전기가 통한다. 여기서 온도를 더 높여주면 더 많은 전자가 전도띠로 건너 뛰어 자유전자가 되고 반대로 온도를 낮춰주면 전도띠의 자유전자가 원자가띠로 떨어지면서 전기가 잘 통하지 않는 특성을 가지게 된다. 즉, 어떠한 온도를 기준으로 그 온도 이상에서는 전기가 비교적 잘 통하고, 필요한 값 미만으로 온도가 낮아지면 전기가 통하지 않는다는 것이다.[* 컴퓨터에 열을 식히기 위한 방열판, 팬 등을 붙이는 가장 큰 이유가 이것이다. 반도체 소자가 과열되면 전기 전도도가 바뀌면서 원하지 않는 동작이 마구 발생할 수 있으니까.] 반도체 소재는 크게 진성반도체(intrinsic semiconductor), 외인성 반도체(extrinsic semiconductor)로 구별하며, 외인성 반도체는 또다시 N형(Negative Type)반도체와 P형 반도체(Positive Type)로 나뉜다. 진성반도체는 '순물질'로 규정될 수 있는 물질로 이루어진 반도체이다. 진성반도체 중에서 같은 원소로 이루어진 [[규소|Si]], [[저마늄|Ge]]은 [[공유결합]]을 하고 여러 원소로 이루어진 GaAs, GaN, InP 등은 [[이온결합]]을 한다. 전하를 운반하는 운반자를 캐리어(Carrier)라고 한다. 공유결합이나 이온에 속박되어있던 전자가 열에너지 등에 의해 전도띠 에너지로 들뜨게 되면 전기퍼텐셜에 의해 전하를 운반할 수 있다. 그런데, 전도띠로 전자가 들뜨게 되면 원자가 띠에는 전자의 빈자리가 생기게 된다. 전자의 빈자리가 생기게 되면 원자가 띠에 있는 전자들도 움직일 수 있게 된다. 그러나 원자가 띠에는 전자가 거의 꽉들어차있어서 이 많은 전자들의 운동을 기술하는 것은 불가능하다. 따라서 전자의 빈자리를 하나의 입자로 보고 이것을 캐리어로 기술하는데, 이 캐리어를 [[양공]](Hole)이라고 한다. 완전한(perfect) 진성반도체는 결합되어있던 전자가 결합에서 벗어나 자유전자가 됨에 따라 그 빈 자리인 정공 역시 같은 숫자로 생성되기 때문에 전자와 정공의 농도가 같을 수밖에 없다. 그 농도는 전자의 총분포밀도(Population Density, [[통계역학|페르미-디랙 분포]]과 관련되어있다.)를 전도띠 영역에서 적분하여 얻을 수 있다. 불순물을 첨가한 외인성반도체는 주 캐리어가 양공인 P형(Positive type) 혹은 주 캐리어가 전자인 N형(Negative type) 반도체로 나뉜다. 이때 추가하는 불순물을 도펀트(Dopant)라고 하며, 주 캐리어가 양공인지, 전자인지는 도펀트의 원자가 특성에 의해 결정된다. 간략히 설명하면, 도펀트가 바탕물질(Matrix)보다 원자가가 높으면 결합하고 남는 전자를 전도띠로 내어놓아 전자가 주 캐리어가 되고, 도펀트가 바탕물질보다 원자가가 낮으면 오히려 결합을 위해 많은 전자가 필요하여 원자가띠의 전자를 흡수하므로 원자가 띠에 양공이 생겨 양공이 주 캐리어가 된다. 일반적으로 단위부피[math(1cm^3)]당 바탕물질의 양은 [math(10^{22} ~ 10^{23})]개의 원자가 있는데, 도펀트의 양은 보통 [math(10^{16})] 정도이다. 따라서 수만 개 중 1개의 도펀트 정도가 물질의 전기적 특성을 바꿔버리는 셈. [[파일:external/pveducation.org/DOPING.gif]]저장 버튼을 클릭하면 당신이 기여한 내용을 CC-BY-NC-SA 2.0 KR으로 배포하고,기여한 문서에 대한 하이퍼링크나 URL을 이용하여 저작자 표시를 하는 것으로 충분하다는 데 동의하는 것입니다.이 동의는 철회할 수 없습니다.캡챠저장미리보기