Intrinsic Carrier Concentration, Extrinsic Carrier Concentration   반도체 캐리어 농도 구분, 진성 캐리어 농도, 불순물 캐리어 농도

1. 반도체 유형별 캐리어 농도의 표시 구분

  ㅇ 진성 캐리어 농도   :  ni       ☞ 진성 반도체 참조
  ㅇ 열평형 캐리어 농도 :  no, po       ☞ 반도체 평형상태 참조
  ㅇ 과잉 캐리어 농도   :  δn, δp       ☞ 과잉 캐리어 참조
  ㅇ 캐리어 농도        :  n = no + δn, p = po + δp
  ㅇ 캐리어 농도 관계   :  np = ni2 (`np 곱(기본 반도체 방정식)`이라고 함)


2. 진성 캐리어 농도 (intrinsic carrier concentration)  ni

  ㅇ 열평형상태 하에서, 진성 반도체의 전자,정공 농도는 다음과 같음
     -  no = po = ni  (전자 농도 = 정공 농도 = 진성 캐리어 농도)
        . 첨자 o 는 열평형상태, i 는 진성반도체를 의미함

  ㅇ 단지 온도에 만 의존하는 물질 상수
     - 진성 캐리어 농도 ni는 온도가 일정하면 일정한 값을 갖음

  ※ 상온(300˚K)에서의 例)
     - Si  ni = 1.5 x 1010 ≒ 1010  [1/㎤]
     - Ge  ni = 2.4 x 1013  [1/㎤]
     - GaAs  ni = 1.8 x 106  [1/㎤]


3. 불순물 캐리어 농도 (extrinsic carrier concentration)

  ㅇ 불순물 반도체의 캐리어 농도
     - 다수 캐리어 농도 : 도핑 정도에 따라 영향 받음
     - 소수 캐리어 농도 : 생성과 재결합에 의해 영향 받음

  ㅇ n형 반도체 (Nd >> Na)
     - (다수캐리어)  no = Nd - Na ≒ Nd
     - (소수캐리어)  po = ni2/no ≒ ni2/Nd

     * 다수 캐리어 => 풍부한 전자, 소수 캐리어 => 미미한 정공

  ㅇ p형 반도체 (Na >> Nd)
     - (다수캐리어)  po = Na - Nd ≒ Na
     - (소수캐리어)  no = ni2/po ≒ ni2/Na

     * 다수 캐리어 => 풍부한 정공, 소수 캐리어 => 미미한 전자

  ㅇ 보상 반도체 (Compensated Semiconductor)
     * 같은 영역에 도너, 억셉터 불순물 원자들이 동시에 존재하는 반도체
     - n형 보상  : Nd - Na > 0
        . (Nd - Na >> ni, Na ≠ 0) no = Nd - Na, po = ni2/no
     - p형 보상  : Nd - Na < 0
        . (Na - Nd >> ni, Nd ≠ 0) po = Na - Nd,  no = ni2/po
     - 완전 보상 : Nd - Na = 0  (진성 반도체 특성을 보임)