리즈님의 이글루

  진성반도체란, 불순물을 첨가하지 않은 순수한 반도체를 이른다. 영어명(intrinsic semiconductor)에서 따와 i형 반도체라 불리는 경우도 있다.

특징

캐리어밀도

  도핑되어있는 경우에는, 도팬트의 밀도로 결정되는 캐리어밀도도, 진성반도체의 경우, 불순물밀도가 아닌, 그것의 재질로 캐리어밀도가 결정된다. 이 캐리어밀도를 진성캐리어밀도(n_i)라고 한다. 이 진성캐리어밀도는 상당히 낮은 수치(~10¹⁰/cm³)다. 이것은, 보통 도핑으로 얻을 수 있는 캐리어밀도보다 약 10승에 가까운 수치로, 반도체를 사용하는 경우 도핑된 경우가 많다.

  진성반도체의 홀밀도 p와 전자밀도 n은, 의 관계가 성립한다(N_C는 전도대의 전자밀도, N_V는 가전자대의 홀밀도다).

페르미준위

  도핑되어있는 경우, 페르미준위는, 그 도너준위나 액셉터준위 근방에 존재하지만, 진성반도체는, 금제대의 밴드 거의 중앙에 위치한다. 전도대 에너지를 E_C, 가전자대 에너지를 E_V, 전자와 홀의 유효질량을 m_e, m_h로 하는 경우, 진성반도체의 페르미준위 에너지 E_i는

의 형태로 표기된다.

캐리어이동도

  진성반도체에는, 불순물이 도핑 되어있어서, 캐리어는 이온화 불순물산란의 영향을 받지 않는다. 그 결과, 도핑되어 있을 때와 비교하여, 상당히 높은 이동도를 나타낸다. 전에 적은 것과 같이 진성반도체에서는 캐리어밀도가 상당히 낮아서, 이것을 이용할 용도는 한정된다. 헤테로구조에 의한 이차원전자가스를 이용한 반도체소자(예를 들면, HEMT;고전자이동도트랜지스터)와 같은 용도가 있다.

도핑

  진성반도체는 캐리어밀도가 낮아서, 일반적으로는 진성반도체에 불순물을 도핑한 불순물반도체(외인성반도체)가 사용된다. 이 불순물반도체에는, 도너 또는 액셉터의 열여기에 의한 캐리어가 전도에 기여한다. 이것은, 캐리어가 홀(정공)인 P형 반도체, 캐리어가 전자인 N형 반도체로 구분된다. 캐리어의 종류는, 불순물원소의 최외각전자의 수에 의존하는 경우가 많고, 최외각전자가 4보다 클 때는 N형 반도체, 최외각전자가 4보다 작을 경우에는 P형 반도체가 되는 경우가 많다. 실리콘의 경우, 인, 비소를 도핑한 경우 N형 반도체로, 붕소를 도핑한 경우 P형 반도체가 된다.

※ 이 글은 일본위키(http://ja.wikipedia.org)에 있는 글을 번역한 것입니다. トランジスタ로 검색했으며, 상업적으로 이용하지 않는 이상 문제는 없을 겁니다. 다만, 번역을 하면서 생긴 오역이나 탈자, 오타 등이 있을 수 있으니 사용할 때 주의 바랍니다.

※ 일본에서 퍼오다 보니 기준이 우리나라 기준이 아닌 JIS인 경우가 대부분입니다. 이점도 주의 바랍니다.

트랜지스터(transistor)

  트랜지스터는 증폭, 또는 스위치 작동을 하는 반도체소자로, 근대 전자공학 주력소자다. ‘변화하는 저항을 통한 신호변환기(transfer of a signal through a varister 또는 transit resistor)'에서 나온 조어이다.

  속칭으로는 ‘돌’이 있다(진공관을 ‘구’로 읽는 것에 호응한다). 예를 들면 트랜지스터라디오 등에는, 사용하고 있는 트랜지스터의 수를 세어, 6석 라디오(6개의 트랜지스터를 사용한 라디오)와 같이 말하는 경우가 있다.

  디지털회로에서는 트랜지스터가 전자적인 스위치로 사용되어, 반도체 메모리ㆍ마이크로프로세서ㆍ그 외 논리회로로 사용되고 있다. 다만, IC(집적회로)의 보급에 따라, 트랜지스터 하나가 디지털회로에서 논리소자로서 이용되는 경우는 거의 사라졌다. 한편, 아날로그회로 안에서, 트랜지스터는 기본적으로 증폭기로 사용되고 있다.

  트랜지스터는 게르마늄 또는 실리콘 결정을 이용하여 만드는 게 일반적이다. 그 외, 갈륨-비소(GaAs) 등의 화합물을 재료로 한 것은 화합물반도체 트랜지스터라고 하고, 특히 초고주파용 디바이스로서 폭넓게 이용된다(위성방송 튜너 등).

1947년 12월 23일에 발명된 최초의 트랜지스터(복제품)

여러 트랜지스터

※ 이 글은 일본위키(http://ja.wikipedia.org)에 있는 글을 번역한 것입니다. amorphous로 검색했으며, 상업적으로 이용하지 않는 이상 문제는 없을 겁니다. 다만, 번역을 하면서 생긴 오역이나 탈자, 오타 등이 있을 수 있으니 사용할 때 주의 바랍니다.

  아모르파스(amorphous), 또는 비정질이란, 결정과 같은 장거리질서는 아니지만, 단거리질서는 있는 물질의 상태. 열역학적으로는 자유에너지의 극소(비평형준안정상태)인 상태를 이른다.

  amorphous는, morphous(형태를 가지다)에 ‘비’의 의미인 접두사 a- 가 달린 말. 결정은 명반이나 수정과 같이 각각 고유의 결정형태를 가지고 있는, morphous다. 하지만, 급냉이나 불순물이 섞인 상태에서 만들어진 고체는, 시간적공간적으로 규칙적인 원자배열을 취하지 않은 비정질로, 부정형이다.

  아모르파스상태는, 비금속에서는 자주 보여지는 상태다. 하지만 금속에도 아모르파스상태가 존재하는 것은, 미국의 폴 듀에이(Pol Duwez) 캘리포니아 공과대학교수 연구진이 1960년에 발견했다.

잠정질

  아모르파스로 여겨지는 것에는 결정구조를 완전히 가지지 않는 것과, 광학적으로는 결정구조가 보이지 않는 경우라도 X선해석에서는 약한 회절을 띠는 잠정질이 있다(다만, 잠정질은 결정질로 해석하는 경우도 있다). 천연에서 산출하는 광물은, 비정질이라 할 수 있는데, 그 대부분이 잠정질이다(예 : 오팔, 마노).

특징

  균질하고 등방성인 것을 들 수 있다. 결정이 존재하지 않아서, 결정입계나 격자결함과 같은 ‘약한’ 구조가 존재하지 않는 것이 이점이 된다.

  결정상태와 아모르파스상태에서는, 같은 재료라도 물성이 대폭으로 변하게 된다. 예를 들면 전기전도성이나 열전도성, 금제대폭, 광투과율이나 광투수율, 투자율, 물리적강도, 내식성, 초전도성 등이다.

제법

- 액체급냉법

- 기상동결법(진공증착, 스팩터링)

- 화학기상성장법

- 전착법

- 결정질에 이온이나 중성자를 쪼인다.

응용예

- 유리

- 아모르파스금속, 화합물

  - Fe-Si-B합금(고강도재료)

  - Fe-Cr-P-C화합물(고내식재료)

  - Fe-Si-B화합물(자성재료)

- 아모르파스반도체

  - 아모르파스실리콘

- 아모르파스카본

- 맥앰프

관련항목

- 물성물리학

- 결정

- 결정구조

- 광물