Electronics 기본 사항 : 반도체 란 무엇인가? - 반도체

반도체 는 전자 회로에 광범위하게 사용됩니다. 그 이름에서 알 수 있듯이, 반도체는 전류를 전도하는 물질이지만 부분적으로는 전류를 전도하는 물질입니다. 반도체의 전도도는 거의 전도성이없는 절연체와 거의 완전한 전도성을 갖는 도체의 중간 정도입니다. 대부분의 반도체는 특정 물질, 가장 일반적으로 실리콘으로 만들어진 결정체입니다.

반도체가 어떻게 작동하는지 이해하려면 먼저 전자가 원자 속에 어떻게 조직되어 있는지에 대해 약간 이해해야합니다. 원자의 전자는 층으로 구성됩니다. 이 층들을 껍질이라고합니다. 가장 바깥 쪽의 껍질을 valence 껍질이라고합니다. 이 껍질의 전자는 이웃하는 원자와 결합을 형성한다. 이러한 유대를

공유 결합 이라고합니다. 대부분의 도체는 원자가 껍질에 단 하나의 전자를 가지고 있습니다. 반면에 반도체는 전형적으로 원자가 껍질에 4 개의 전자를 가지고 있습니다. 결정체

라고 불리는 구조체로 배열됩니다. 반도체는 이러한 결정, 일반적으로 실리콘 결정으로 만들어집니다. 여기서, 각 원은 규소 원자를 나타내고, 원자 사이의 선은 공유 전자를 나타낸다. 각 규소 원자 내의 4 개의 원자가 전자는 각각 하나의 이웃하는 규소 원자와 공유된다. 따라서, 각각의 규소 원자는 4 개의 다른 규소 원자와 결합된다.

순수한 실리콘 결정이 전자적으로 유용한 것은 아닙니다. 그러나 결정에 다른 원소를 소량 도입하면 결정이 흥미로운 방식으로 진행되기 시작합니다. 의도적으로 다른 원소를 결정 안으로 도입하는 과정을

도핑 (doping)

이라고한다. 도핑에 의해 도입 된 원소는

도펀트

라고 불린다. 도핑 공정과 사용 된 도펀트를 조심스럽게 조절함으로써 실리콘 결정은 두 가지 종류의 도체 중 하나로 변환 될 수 있습니다: N 형 반도체: 도펀트가 원자가 층. 인은 일반적으로 이러한 목적으로 사용됩니다. 인 원자는 실리콘의 결정 구조에서 바로 결합하고, 각각은 실리콘 원자와 같이 4 개의 인접한 규소 원자와 결합한다. 인 원자는 원자가 껍질에 5 개의 전자를 가지고 있기 때문에 그 중 4 개만이 인접한 원자에 결합되어 있기 때문에 다섯 번째 원자가 전자는 결합 할 물질이없는 상태로 남아 있습니다.인 원자의 추가 원자가 전자는 구리와 같은 규칙적인 도체에서 단일 원자가 전자와 같이 작용하기 시작합니다. 그들은 자유롭게 움직일 수 있습니다. 이 유형의 반도체는 여분의 전자를 가지고 있기 때문에 N 형 반도체라고 불립니다. P 형 반도체:

• 도펀트 (예: 붕소)가 원자가 껍질에 단지 3 개의 전자를 가지고있을 때 일어난다. 소량이 결정에 결합되면, 원자는 4 개의 실리콘 원자와 결합 할 수 있지만, 전자가 3 개만 있기 때문에 구멍

  이 생성됩니다. 홀은 양전하처럼 행동하므로이 방식으로 도핑 된 반도체를

  P 형 반도체라고합니다. 양전하와 마찬가지로, 정공은 전자를 끌어 당긴다. 그러나 전자가 구멍으로 이동하면 전자는 이전 위치에 새로운 구멍을 남깁니다. 따라서, P 형 반도체에서, 전자가 끊임없이 그들을 채우려고 시도함에 따라, 홀은 결정 내에서 일정하게 주위를 돌아 다니고있다. N 형 또는 P 형 반도체에 전압을인가하면 전류가 흐르고, 이는 일반 도체와 같은 이유로 전류가 흐른다. 전압의 음극 측은 전자를 밀어 내고 양극 측은 그들을 끌어 당긴다. 그 결과, 반도체에 항상 존재하는 임의의 전자 및 홀 운동이 한 방향으로 조직되어 측정 가능한 전류가 생성됩니다.