반도체란
반도체는 이름으로부터 직관적으로 생각하면 도체와 부도체도 아닌 반만 도체인 물질입니다.
먼저 도체란 전기 전도체 의 약자로 전기를 통과하기 쉬운 물질 을 말합니다. 반대로 절연체는 전기를 통과하기 어려운 물질입니다.그렇다면 반도체는 전기의 통과 용이성과 통과하기 어려움을 둘다 가지고 있는 물질입니다.
이를 설명하기 위해선 밴드 갭을 고려해야 합니다. 밴드갭이라는 것은 금지대의 의미를 가지는 영어로, 전자가 존재할 수 없는 영역을 주로 가리킵니다.
도체는 밴드 갭이 없고 절연체는 밴드 갭이 큰 물질이라고 할 수 있습니다. 반도체 자체는 결정의 결합이 강하고, 전압을 인가해도 전류는 거의 흐르지 않습니다.그러나 불순물을 매우 소량 첨가함으로써 전기 저항을 크게 바꾸어 전류를 흘리거나 흘리지 않는다고 말했듯이 전자의 흐름을 임의로 제어할 수 있습니다.즉, 반도체란, 사용법에 의해 도체도 절연체가 되는 물질이라고 할 수 있겠지요.
이 사용법은 전기 저항뿐만 아니라 전장, 지역, 빛, 열, 방사선, 압력, 가스의 흡착 ... 다양한 물리적 특성을 변화시킬 수 있기 때문에 우리 대부분의 일상 생활에 사용되고 있습니다.예를 들면 세세한 영상을 재현할 수 있는 반도체로 CCD나 CMOS등의 반도체 이미지 센서가 있습니다. 덧붙여서 여기서 말하는 CCD나 CMOS, 혹은 가장 대표적인 다이오드나 트랜지스터 등은 엄밀하게는 반도체 소자가 됩니다만, 반도체라고 하면 이들 소자 그 자체를 가리키는 것이 일반적입니다.
반도체 재료
반도체 재료에 가장 일반적인 것은 실리콘 입니다. 원소 기호는 Si 입니다. 실리콘은 단일 원자로 구성된 4가 원소로, 4개의 가전자를 갖습니다.이 반도체는 진성 반도체(intrinsic semiconductor) 라고 부르기 때문에, i형 반도체 등이라고 표기하는 경우도 있습니다.이 전자는 실리콘 원자와 공유하고 서로의 원자가 단단히 연결되어 있는 상태입니다.
이것을 공유 결합 이라고 부르고 견고한 결정을 구성하고 있습니다. 따라서 실리콘에 강한 에너지를 조사해도 전류는 거의 흐르지 않습니다.
덧붙여 실리콘을 사용하는 이유는 다양합니다, 가장 큰 이유중의 하나는 쉽게 구할 수 있다는 것 입니다. 또한 불순물을 제거하기 쉽고 쉽게 순도를 높일 수 있는 등 LSI나 IC 등, 집적화를 위해 가공이 하기 쉽습니다. 최근에는 새로운 반도체 재료로서, 다이아몬드도 주목받고 있습니다.그렇다면 이 반도체를 어떻게 전류가 흐르고 전자 회로 등에서 사용할 수 있도록 조정할까요.그것은 다른 불순물을 약간 추가하는 것 입니다. 그리고 이 불순물이야말로 반도체의 구조를 구성하는 요소가 됩니다.다음 장에서 반도체의 구조와 기본 구조를 이용해 만든 다이오드에 대해서 설명해보겠습니다.
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