학문
단정한스라소니199
실리콘에 불순물을 넣으면 왜 전기전도도가 달라지나요?
반도체재료 수업에서 도핑 공정을 배우는데, 순수한 실리콘에 아주 소량의 다른 원소를 첨가하는 것만으로 전기적 성질이 크게 바뀐다고 들었어요. 왜 이렇게 미세한 불순물이 전도성에 큰 영향을 미치는 건지 궁금합니다.
5개의 답변이 있어요!
반도체 공정에서 도핑 공정은 실리콘 자체를 바꾸는 것이 아닌, 전기를 운반하는 입자를 아주 조금 만들어 주는 공정으로 이 때문에 전도성이 크게 달라질 수 있습니다.
순수한 실리콘은 진성반도체로 불리는데, 자유전자가 상당히 적습니다. 그래서 전기가 잘 흐르지 않지만, 여기에 5가나 3가 원소인 인이나 붕소를 넣어주면 자유전자 또는 정공이 생겨 전류가 훨씬 쉽게 흐를 수 있게 됩니다. 이처럼 아주 적은 양의 불순물만으로도 전기를 운방하는 입자의 수가 크게 늘어나기 때문에 전기적 성질이 크게 변하는 겁니다.
이 공정을 조절해서 n형 반도체와 p형 반도체를 만들어내고, 트랜지스터와 반도체 회로를 구현하게 됩니다.
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채택된 답변안녕하세요. 이수민 전문가입니다.
순수한 실리콘은 전자들이 서로 손을 꽉 잡고 있어서 자유롭게 움직일 전자가 거의 없어요. 그래서 전기가 잘 안통하게 돼요.
여기에 전자가 하나 더 많은 원소를 넣으면, 짝을 못찾은 여분의 전자가 생기게 되는데 이 전자가 자유롭게 돌아다니며 전기를 날라요. 반대로 전자가 하나 부족한 원소를 넣으면 빈자리가 생기게 되는데, 옆 전자가 그자리를 채우려 이동하면서 빈자리도 함께 옮겨가요. 이 빈자리가 마치 양전기를 띈 입자처럼 전기를 운반하게 돼죠 :)
안녕하세요. 박재화 박사입니다.
순수한 실리콘은 전자가 마음대로 움직이기에는 자유 전자가 많지 않습니다. 그래서 전기가 잘 흐르지 않습니다.
그런데 여기에 인이나 비소처럼 전자가 하나 더 많은 원소를 조금 넣게 되면 남는 전자가 쉽게 움직이면서 전류를 만들어 낼 수 있습니다. 반대로 붕소처럼 전자가 하나 부족한 원소를 넣으면, 전자가 빠진 자리인 정공이 생기고 이 정공도 전류가 흐르는 통로처럼 작용하게 됩ㅂ니다.
반도체에서는 원자 수에 비하면 아주 적은 불순물이어도, 원래 자유롭게 움직이는 전하가 적기 때문에 영향이 크게 나타날 수 있습니다. 이러한 공정을 말씀하신 도핑공정이라고 합니다.
안녕하세요. 김재훈 전문가입니다.
순수한 실리콘은 자유전자가 매우 적어 전기가 잘 흐르지 않지만 인 비소 같은 원소를 넣으면 자유전자기늘어나고 붕소를 넣으면 전자가 빠진 자리인 정고이 생겨 전류가 더 쉽게 흐르게 됩니다 이렇게 아자 적은 양의 불순물도 전하 운반자의 수를 크게 증가시키기 때문에 전기전도도가 수천에서 수백만 배까지 달라질 수 있습니다 이러한 도핑 공정을 통해 반도체의 전기적 특성을 정밀하게 제어하여 다양한 전자소자를 제작합니다
안녕하세요.
순수한 실리콘은 자유롭게 움직일 수 있는 전자가 적어요, 그래서 전기가 잘 흐르지 않죠. 여기에 인이나 비소를 넣으면 자유전자가 늘어나고, 붕소를 넣으면 전자가 빠져나간 자리인 정공, 영어로 홀이라고 하는 것이 생겨 전류가 더 잘 흐르게 되요.
도핑 농도는 매우 작지만, 전류를 운반하는 전하의 개수를 크게 늘리기 때문에 전기전도도가 크게 변하게 되죠. 또 도핑을 통해 n형과 p형 반도체를 만들 수 있고, 이를 연결하면 다이오드와 트랜지스터 같은 반도체 소자를 구현할 수 있게 되요.
감사합니다.