반도체 소재 중 실리콘 말고 게르마늄이 있는데, 이것의 장단점에 대해서
안녕하십니까.
반도체 소재를 대표하는 실리콘 이외에 게르마늄이라는 소재가 있습니다. 이것의 장단점에 대해서 궁금합니다./
안녕하세요. 김찬우 전문가입니다.
아시다시피 게르마늄은 실리콘과 함께 반도체의 주요 부품 중의 하나 입니다. 하지만 게르마늄이 실리콘 보다 범용적으로 사용되지 않습니다. 실제로 게르마늄도 단독으로 사용되는 것이 아니라 다른 물질과의 합성을 통해 사용을 하고 있습니다.
실리콘-게르마늄 두가지 물질을 합친 합성물질이 사용되기도 하며 단일재료로는 반도체에 사용되지 않습니다. 최초의 반도체는 단결정의 게르마늄을 사용하였습니다. 녹는점이 실리콘 보다 낮아 성형이 쉽고 전기전도성도 높았기 때문입니다.
하지만 밴드 갭이 실리콘보다 낮아 전류가 누설되기도 하며 75도 이상에서는 전기전도성을 잃어서 반도체로서 기능을 할 수 없다는 단점을 가지고 있기 때문입니다.
그럼 답변 읽어주셔서 감사드립니다~! 더 궁금한게 있으시면 언제든지 문의 주십시요:)
안녕하세요.
게르마늄은 실리콘과 같은 4가 원소로 전자 이동도가 실리콘에 비해 높아 고속 전자기기에 적용에 유리합니다. 반면 밴드갭은 0.66 eV로 실리콘에 비해 상대적으로 작아, 저전압에서 작동이 가능합니다. 반면에 실리콘은 온도 안정성이 뛰어나고 생산 비용이 낮다는 장점과, 산화막 형성에 유리하기 때문에 소자 제작에 있어서는 실리콘이 유리할 수 있습니다. 특정 분야에서의 게르마늄이 우수한 성능을 보이나, 경제성, 생산성 등을 고려했을 때는 실리콘이 더 널리 사용될 수 있습니다.
안녕하세요. 원형석 전문가입니다.
일단은 최초의 반도체를 제작하는데에는 게르마늄이 쓰였지만 실리콘의 열적인 효눙과 풍부함에있어서 게르마늄이 넘지 못해서 도태되었습니다
안녕하세요. 김재훈 전문가입니다.
반도체 소재로 실리콘 외에 게르마늄이 널리 알려져 있습니다. 각각의 소재는 고유한 장단점을 가지고 있어, 사용되는 분야가 다릅니다.
게르마늄은 실리콘보다 먼저 반도체 소재로 사용되었으며, 초기 트랜지스터 제작에 활용되었습니다. 게르마늄의 장점으로는 높은 이동도를 통한 빠른 반응 속도와 낮은 밴드갭 에너지로 인한 적외선 감지 능력이 있습니다. 하지만 단점으로는 온도에 민감하여 성능이 불안정하고 산화막 형성이 어려워 소자의 안정성이 떨어진다는 점이 있습니다.
반면 실리콘은 뛰어난 산화막 형성 능력으로 소자의 안정성이 높고, 온도에 대한 내성이 강하며, 매장량이 풍부하고 가격이 저렴하다는 장점이 있습니다. 이러한 장점들 덕분에 실리콘은 현재까지도 반도체 산업의 주류를 이루고 있습니다.
결론적으로 게르마늄은 빠른 속도와 적외선 감지 능력이라는 장점을 가지고 있지만 실리콘에 비해 안정성이 떨어지고 가격이 비싸다는 단점이 있습니다. 반면 실리콘은 안정성과 가격 경쟁력이 뛰어나지만, 게르마늄만큼 빠른 속도를 구현하기 어렵다는 한계가 있습니다. 따라서 각 소재의 장단점을 고려하여 적절한 분야에 사용해야 합니다.
최근에는 실리콘과 게르마늄을 결합한 실리콘-게르마늄 합금이 개발되어 각 소재의 장점을 살리고 단점을 보완하려는 노력이 이루어지고 있습니다.