n형 반도체와 p형 반도체는 각각 어떤 불순물을 첨가하여 만들며, 전하 이동자의 차이는 무엇인가요?

Question

안녕하세요. 불순물 반도체 중에서 n형 반도체와 p형 반도체는 각각 어떤 불순물을 첨가하여 만들며, 전하 이동자의 차이는 어떻게 나타나는 것인가요?

Answer 1

안녕하세요. 네, 질문해주신 것처럼 불순물 반도체는 Si, Ge와 같은 순수한 반도체에 의도적으로 불순물을 첨가하여 전도 특성을 조절한 것인데, 이때 도핑되는 원자의 종류에 따라 n형과 p형으로 나뉩니다.

우선 n형 반도체는 도핑 원소가 주기율표 V족 원소인 As, P, Sb 등으로 원자가전자 수가 5개입니다. 예를 들어 Si(원자가전자 4개) 결정 격자에 P(5개)를 넣으면, 4개는 주위의 Si와 공유결합을 형성하지만, 1개 전자가 결합에 쓰이지 않고 남는데요, 이 남은 전자는 에너지적으로 전도대 바로 아래에 얕은 준위를 가지며, 상온의 작은 열에너지로 쉽게 전도대로 들뜰 수 있는 것입니다.

다음으로 p형 반도체는 도핑 원소가 주기율표 III족 원소 B, Al, Ga 등으로 원자가전자 수 3개인데요, Si 격자에 B(3개)를 넣으면, 주위 4개의 Si와 결합하려고 할 때 전자가 하나 부족하여 빈 자리가 생깁니다. 이 빈자리는 가전자대 바로 위에 얕은 준위를 형성하며, 가전자대의 전자가 이 자리로 이동하면서 정공이 생기는 것입니다. 감사합니다.