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전자/물리전자공학

물리전자공학 1 - 반도체 기초와 분류


1. 전도도 (Conductivity)

 

σ : Conductivity (전도도)

 

σ 가 높으면 전류를 잘 흐르게 하는 물질입니다.

 

$$ R(저항)=  \rho  \frac{L}{A} , \  \sigma (전도도) = \frac{1}{ \rho (비저항)}   $$

 

2. 반도체 (Semiconductor)

 

도체(Conductor) : 높은 전도도 (σ ↑)

 

절연체(Insulator) : 낮은 전도도 (σ ↓)

 

반도체(Semiconductor) : 중간의 전도도를 가지며 외부의 자극을 통해 전도도를 통제할 수 있습니다. 


반도체로 활용될 수 있는 물질은 주기율표 내에서 13족에서 15족에 있는 물질들을 사용합니다.

 

주로 13에서 15족을 사용하는 이유는 이들이 서로 공유결합을 하기 때문입니다.

 

[ 공유결합 : 원자들이 전자를 공유하여 만드는 결합, 화학적으로 안정화 됨 ]

 

그중에서도 14족에 있는 물질들 중, 특히 실리콘(Si) 이 주로 쓰입니다.


화합물 반도체(Compound semiconductor) : 두가지 또는 세가지 물질들을 화합하여 만드는 반도체 (ex. GaAs, InGaAs)

 

산화물 반도체(Oxide semiconductor) : 산화물 막을 씌워 전자흐름을 원활하게 만든 반도체 (ex. SnO_2, TiO_2)


3. 원자 배열의 주기성에 따른 반도체의 분류

비정질(Amorphous) - 원소가 아무런 규칙 없이 배열

 

단결정(Single crysralline) - 원소가 일정한 규칙으로 배열

 

다결정(Polycrystalline) - 일부는 비정질, 일부는 단결정으로 이루어진 반도체이며,

단결정으로 되어있는 부분을 grain으로 칭하며 그 경계를 grain boundary로 칭합니다


성능이 가장 좋은 반도체는 단결정 반도체이며

 

넓은 면적 반도체(디스플레이)는 비정실이나 다결정 반도체를 사용합니다.