안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.
불순물 반도체는 순수 반도체에 특정 불순물 원소를 미량 첨가하여 전하를 옮기는 전자 또는 양공의 수를 늘려 전기 전도성을 비약적으로 높인 반도체입니다. 불순물 반도체는 첨가하는 원소의 종류에 따라 N형 반도체와 P형 반도체로 나뉩니다.
N형 반도체는 원자가 전자가 5개인 15족 원소를 도핑한 것으로 규소와 결합 후 남는 전자 1개가 자유 전자가 되어 전극을 걸었을 때 전류를 흐르게 합니다. 전도대 바로 아래에 도너 준위가 형성되어 아주 작은 에너지로도 전자가 전도대로 쉽게 전이됩니다.
P형 반도체는 원자가 전자가 3개인 13족 원소를 도도한 것으로 규소와 결합 시 전자 하나가 부족해져 전자가 비어있는 자리인 양공이 생깁니다. 주변 전자가 이 양공으로 이동하면서 양공이 움직이는 것처럼 보여 전류가 흐릅니다. 가전자대 바로 위에 억셉터 준위가 형성되어 가전자대의 전자가 쉽게 억셉터 준위로 이동하며 가전자대에 양공을 남깁니다.
순수 반도체는 온도를 높여야만 전기 전도성이 생기지만, 불순물 반도체는 도핑하는 불순물의 양을 조절하는 것만으로 원하는 상온 전도도를 정확하게 설정할 수 있습니다.
불순물 반도체는 단독으로 사용되기보다 N형과 P형을 접합(pn 접합)하거나 여러 층으로 조합하여 모든 현대 전자 부품의 기본 소자로 활용됩니다. 예로 다이오드나 트렌지스터, 발광 다이오드에 활용됩니다.