물리전자_#3.도핑, 케리어 농도

이번에 다룰 내용은 사실 굉장히 어려운 내용이 될 수 있다.

 

어느정도 받아들이면서 익숙해지는게 중요한것 같다

 

일단, 도핑 왜 하는데??

 

도핑이란 쉽게말해 케리어(자유전자, 정공)가 생성되기 쉽게 하기 위해 무언가를 첨가 해주는것을 말한다

+앞에서 말했듯이 케리어가 있으면 전자의 흐름이 생기고 전류가 흐른다

 

3족원소인 B를 도핑 -> p형 

즉, 전류를 만들고 그 정도에 따라 전류의 흐름을 조절하기 위해 도핑을 한다

 

방법은 두가지가 있다

 

1. Si(4) + B(3)

2. Si(4) + P(5)

 

Si로 이루어진 녀석은 최외각 전자가 8개로 너무 안정적이다 -> 그래서 케리어가 생길 틈이 없다

 

근데 여기에 최외각 전자가 3개 혹은 5개인 녀석들을 넣어주면 이 평화가 깨지고 케리어 들이 생성된다 -> 전류흐름

 

1번의 경우 정공(+)이 케리어 역할을 하고

( 흠..정공이 케리어 역할을 한다는 의미란...비여있는곳(=정공)을 전자가 매우다 보면 결국 정공이 움직이는 것과 같다)

 

2번의 경우 여분의 전자(-)가 케리어 역할을 한다.

 

자,그러면 이 케리어라는 놈들이 전류를 흐르게 하는건 알겠는데 

이거 왜 알아야 하는데??

 

역시 답부터 말하면

'케리어가 얼마나 있는지 알아야 -> 반도체에 흐르는 전류를 계산할수 있고 ->우리가 원하는 제품을 만들수 있다'

 

자 그러면 케리어가 얼마나 있는지는 어떻게 알 수 있을까??

 

아래의 식으로 케리어의 농도를 알 수 있다

이제 이 식이 무엇을 의미하는지 알아보자 꽤나 많은 설명이 필요하다.

 

위 식을 보면 '전자의 농도 =  (전자가 존재할 확률 x 전자의 상태밀도)를 에너지에 대해서 적분' 이다

f(E) =  전자가 특정에너지에서 존재할 확률

D(E) = DOS라 하며, 특정에너지에서 전자가 가질 수 있는 상태의 밀도

 

비유를 해보겠다.

oo고등학교는 1~3학년이 있다

그리고 각 학년은 x개의 반을 가지고 있다 

 

전자가 존재할 확률 = n학년에 학생이 존재할 확률

전자의 상태 밀도 = n학년에 x개의 반이 존재

전자의 에너지 = n학년

 

그렇다면  n학년 학생의 농도 = <n학년의 학생이 존재할 확률>에 <n 학년의 학급수x>를 곱하고 이를 다 더한(적분)것

이라고 이해할 수 있다

 

근데 여기서

<n학년에 학생이 존재할 확률>과 <n학년의 학급수x>는 모두 'n학년'이라는 변수에 의해서 

값이 변한다

 

아까 말했듯이 'n학년'은 에너지를 의미한다

 

아 그러면 학년이 달라지면 <학생이 존재할 확률>과 <학급수>도 달라지는 구나!!

그러면 학년과 각각은 어떤 관계를 가질까?? 비례 ? 반비례?

 

그러면 다음장에서 그 관계에 대해서 말해보겠다