Intrinsic Semiconductor   진성 반도체

(2020-09-27)

Si Ge 비교, 실리콘 게르마늄 비교

1. 진성 반도체 (Intrinsic Semiconductor)

  ㅇ 진성 반도체 (intrinsic, 진성) 이란?       ↔  불순물 반도체(Extrinsic Semiconductor)
     - 불순물 원자결정 결함을 포함하지 않는 순수한 반도체 
        . 아주 세밀하게 정제되어 불순물을 거의 포함하지 않는 반도체실리콘 순도 참조
           .. 결정결함 없이 다이아몬드결정구조로써 이상적으로 구성됨

  ㅇ 진성 캐리어농도 (intrinsic carrier concentration) : ni 
     - 전도대 전자 농도 = 가전자대 정공 농도  즉, ni = pi
        . 열 에너지에 의해 전자 정공 쌍(EHP)으로 만 생성됨
     - 例) Si의 ni ≒ 1010-3  

  ㅇ 진성 페르미 준위 (intrinsic Fermi Level) : EFi
     - 진성 반도체 밴드갭의 중간 근처에 위치
        . 전도대 전자가전자대 정공유효질량 比에 따라 밴드갭 정 중간에서 약간 벗어남
           
[# E_{Fi} - E_{midgap} = \frac{3}{4} kT \ln \left( \frac{m^*_p}{m^*_n} \right) #]
2. 진성 반도체 Si,Ge의 비교원자가 - 모두, 원자가가 4가인 원소게르마늄(Ge)이, 초기에, 많이 사용되었으나, - 현재는, ,에 오히려 민감한 응용 만 일부 사용됨 ㅇ SiGe 보다 - 산화막 형성 용이, 밴드갭 에너지 높음, 안정성 등으로 더 많이 쓰임 ㅇ 밴드갭 에너지에너지 밴드 갭 참조 - 실리콘이, 에너지 밴드 갭이 커서 비교적 고온에서도 동작 가능 . Si : 1.12 > Ge : 0.66 [eV] ㅇ 작동 온도 한계 (열 안정성) - 온도에 따른 특성 변화가 적음 . : Si : 최고 150 > Ge : 100 [℃] ㅇ 실리콘이, 전기적 절연성이 뛰어남 - 전도 전류에 기여할 수 있는 전자 반송자 농도Ge 보다 적음 . 비저항 Si 230,000 > Ge 47 [Ω㎝] ㅇ 실리콘이, 원료 취득에 경제적임 - 실리콘지구 지각(地殼)에 존재하는 원소 비율로는 27% 이르러 산소 다음으로 많이 존재


[반도체 기초] 1. 진성 반도체 2. 불순물/보상 반도체 3. 전자 4. 정공 5. 유효 질량 6. 질량 작용 법칙 7. 도너,억셉터 8. 항복전압
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