반도체란?

반도체란

전기전도도에 따라 물질을 분류하면 크게 도체, 반도체, 부도체로 나뉜다. 반도체는 순수한 상태에서 부도체와 비슷한 특성을 보이지만 불순물의 첨가에 의해 전기전도도가 늘어나기도 하고 빛이나 열에너지에 의해 일시적으로 전기전도성을 갖기도 한다.

[네이버 지식백과] 반도체 [semiconductor, 半導體] (두산백과)

정의 되어 있습니다. 

이전에 원자 구조와 전자 강의 에서 원자의 최외각 전자의 갯수로 도체 반도체 부도체 를 구분한다고 알려드린적이 있습니다. 

그리고 최외각 전자들이 자유전자가 되기 위해서는 필요한 에너지량 최외각전자가 몇개인지에 구분된다고 했습니다. 

그것을 나태낸 것이 에너지 밴드 이구요 이전 자료를 다시 한번 보겠습니다. 

원자 구조와 전자 가져옴.

최외각 -전자들의 갯수 들에의해 자유전자가 되는정도의 필요한 에너지가 서로 다릅니다. 

1~3 까지 정도는 -전자의 들에 정말 조금만 에너지를 줘도 자유전자가 되어 버립니다. (도체)

4~5 개는 어느 정도 에너지를 주면 자유전자가 됩니다. (반도체)

6~8 개는 정말 많은 에너지를 줘야 자유전자가 됩니다. (부도체)

최외각에 -전자가 많으면 많을수록 결속력이 강합니다. 

최외각 -전자 1~3개 정도는 에너를 조금만 줘도 -전자의 양성자로 부터  거리가 멀어져 쉽게 자유전자가 되고 

해당 전자는 다시금 -전자를 끌어 당기는 힘을 가집니다. 그이유는 앞에서 설명했듯이 원자는 안정화를 원하기 때문이죠.

이게 바로 도체,반도체, 부도체를 결정하는것이죠. 

여기서 얼마의 에너지를 줘야 전자가 떼어지는가에 대한 정도를 나타내는것이 에너지 밴드라고 불리는것이죠. 

에너지 밴드

여기서 Eg가 필요한 에너지 입니다. 

반도체의 전자이동 

최외각 전자 4개 원자

최외각 전자가 4개인 물질은 여러가지가 있지만 지구상에 가장 흔한 물질은 실리콘을 많이 사용합니다. 

이 실리콘의 물질에서 일정 에너지 이상을 줘야 전자가 튀어나와 자유전자가 되고 튀어나온 자유전자가 전류를 만들수 있게 됩니다. 

그리고 실리콘 물질의 서로간의 결합 구조를 보면 

모든 원자는 8개일때 가장 안정하기때문에 결합시 전자를 8개를 만들려고 합니다. 

   

일정 수준 이상 에너지(에너지밴드) 를 주었을때 에너지로 자유전자가 튀어 나간다

지금의 개념은 이후 반도체 개념에 중요하니 꼭 이해하고 넘어 가는것이 좋습니다.