P type, N type, P형, N형 반도체란?
2020/05/01 - [회로 공부/전자 회로] - [정보 공장] 반도체가 무엇인지 쉽게 이해하기
위 포스팅에서 마지막 사진입니다.
Si 규소로만 이루어진 반도체는 옥텟 규칙을 만족하여 매우 안정적인 상태입니다.
안정적인건 좋긴한데 그럼 전류가 흐를수가 없습니다.
그럼 어떻게 해야 될까요? 안정적인 상태를 어떤 행위를 통하여 불안정하게 만들어주면 됩니다.
이 행위에서 N형 반도체, P형 반도체가 만들어지게 된답니다.
P형,N형 반도체를 만드는 물질
주기율표에서 13족, 14족, 15족 원소들을 집중하시면 됩니다.
14족 원소는 반도체를 만들기 위한 Si, Ge 원소가 있습니다.
14족 원소들이 모여있으면 옥텟규칙을 만족하여 매우 안정적인 상태여서 전류가 흐를수가 없습니다.
여기에 13족 원소나 15족 원소를 "소량" 섞어주면 불안정한 상태가 되어 전류가 흐를수있게 됩니다.
여기서 13족 원소를 섞어주면 P형 반도체가 됩니다.
15족 원소를 섞어주면 N형 반도체가 됩니다.
아래 내용부터는 P형은 B(붕소) N형은 P(인)을 기준으로 설명하도록 하겠습니다.
P type, P형 반도체 탄생
B(붕소)를 Si(규소)로만 이루어진 반도체에 넣어주면 어떻게 될까요?
붕소는 최외각 전자가 3개만 존재합니다.
Si(규소)의 경우에는 전자가 4개여서 서로가 옥텟규칙을 만족하여 안정적이였습니다.
그런데 전자가 1개 부족한 붕소가 섞여버린거죠!
<참고>
P형 반도체를 만들기 위해 붕소를 섞어주는걸 억셉터를 도핑한다고 합니다.
억셉터는 P형 반도체를 만들어 주기 위해 넣는 물질을 의미하고
도핑은 넣어주는 그 행위 자체를 의미합니다.
B붕소가 Si 원자 사이에 들어와 버렸습니다.
검정색 네모 박스를 보니 전자가 7개만 존재합니다. 이유는 B(붕소)의 최외각 전자가 3개뿐이기 때문이죠.
옥텟규칙을 만족하기 못하기 때문에 불안정한 상태가 됩니다.
8개가 되어야 안정한데 7개만 부족하면 남은 한곳은 어떻게 될까요?
+ 성질을 갖는 Hole이 생성됩니다.
그래서 P형 반도체(Positive)라고 부른답니다.
그럼 전자 1개가 부족한 공간은 Hole이 생선되는데요.
이 Hole을 정공,양공이라고 부르며 플러스 성질을 갖고있습니다.
P형 반도체의 핵심이 바로 이 Hole 입니다.
N tpye, N형 반도체 탄생
이번에는 P(인)을 Si로만 이루어진 진성반도체에 넣어보겠습니다.
P(인)은 최외각 전자가 5개입니다.
위에 B(붕소)는 최외각 전자가 3개였는데 말이죠...
이 차이가 어떤 결과를 만들까요?
P(인)을 섞어줬더니 네모 박스처럼 전자가 9개가 되버렸습니다.
옥텟 규칙은 전자 8개인 상태가 안정적인데 오히려 전자 1개가 남아버렸네요.
남은 전자 1개는 자유전자라고 부릅니다. 이 자유전자는 마이너스의 성질을 갖고있습니다.
그래서 Negative(마이너스)의 N을 따와서 N형, N type 반도체라고 부른답니다.
옥텟규칙 전자 8개를 보유하고 1개가 남았네요.
이 남아있는 전자를 Free electron, 자유전자, 잉여전자라고 부른답니다.
다음 포스팅에서는 이 N형,P형 반도체에 전압을 인가하면 어떻게 동작하는지 알아보도록 하겠습니다.
2020/05/04 - [회로 공부/전자 회로] - [정보 공장] P형,N형 반도체 쉽게 이해하기 (2/2)
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