혁신적인 반도체 재료 소개

전자공학 분야의 최근 발전은 주로 많은 성과를 거둔 특수한 종류의 재료에 기인합니다. 오늘은 반도체라 불리는 그 귀한 재료에 대해 간략히 알려드리겠습니다. 거의 20년 전에 전자 산업에서 다양한 모양과 크기로 사용할 수 있는 다른 종류의 진공관이 있었습니다. 그 당시에는 진공관이 좋았지만 반도체의 도입으로 판도가 완전히 바뀌었습니다. 반도체는 경량, 소형, 간단한 구조, 신뢰성, 효과, 저비용 및 저발열 특성을 가지고 있습니다.

반도체 이론:

                                           반도체 재료는 전기적 특성이 절연체와 좋은 도체 사이에 있는 것입니다. 게르마늄, 실리콘 등이 있다. 즉 102옴×cm로 전류에 반대되는 물질을 반도체라고 한다. 실리콘 재료는 산업 분야에서 가장 많이 사용되지만 탄소, 게르마늄 및 갈륨 비소도 사용할 수 있습니다. 상온에서 에너지 밴드 베이스에 따르면, 이러한 물질은 빈 전도 밴드와 부분적으로 채워진 원자가 밴드를 가지고 있습니다. 이 대역들 사이에는 작은 에너지 갭(1ev와 동일)이 있습니다. 이러한 재료 저항은 에너지 갭을 압박하기 때문에 온도가 증가함에 따라 감소합니다. 이것이 반도체 재료가 음의 온도 계수로 알려진 이유입니다.

• 반도체를 공부할 때 사용되는 몇 가지 중요한 용어

• 가전자

마지막 궤도/껍질에서 핵 주위를 도는 전자를 원자가 전자라고 합니다. 원자가 전자가 마지막 껍질에서 완성되었을 때 원자는 안정되었으며, 원자가 껍질에 수용할 수 있는 전자는 8개뿐입니다. 일단 완료되면 단일 전자가 원자가 껍질을 방출하거나 들어갈 수 없습니다. 실리콘과 게르마늄의 원자가 껍질에는 4개의 전자가 있습니다. 규소는 1823년에, 게르마늄은 1886년에 발견되었습니다.

• 에너지 쉘

전자가 회전하는 원자핵 주위의 경로를 에너지 껍질이라고 합니다. 핵에서 멀리 떨어져 있는 전자는 핵에 가까운 껍질에 있는 전자에 비해 높은 에너지를 갖습니다. 이 전자들은 핵에 가까운 핵과 강력하게 연결되어 있습니다. 원자가 에너지를 얻으면 원자핵에서 떨어진 더 높은 껍질로 점프하지만 에너지를 잃으면 원래 껍질로 되돌아갑니다. 전기적으로 원자는 원자에 존재하는 동일한 수의 전자와 양성자 때문에 중성입니다.

• 공유 결합 또는 원자 결합

실리콘 원자는 첫 번째 껍질에 2개의 전자, 두 번째 껍질에 8개, 원자가 또는 세 번째 껍질에 4개를 포함하고 있음을 알고 있습니다. 이것은 단일 원자에 대해 사실이지만 소수의 원자가 함께 결합하면 결정 구조라고 하는 견고한 자동 배열을 만듭니다. 이 배열은 공유 결합으로 인해 발생합니다. 공유 결합은 두 개 이상의 원자가 서로 원자가 껍질 전자를 공유하는 결합 유형입니다. 우리가 알고 있듯이 원자는 전기적으로 안정하지만 화학적으로 불안정합니다. 동일한 두 원자가 전자를 공유하려면 안정해야 합니다.

• 자유 전자와 정공

주위 온도가 절대 영도 값에서 증가하면 열 에너지가 발생하여 결과적으로 실리콘/게르마늄 결정에 진동이 발생합니다. 종종 열 에너지의 결과로 여기된 전자는 원자가 껍질에서 방출됩니다. 이 선택은 핵의 영향을 받지 않기 때문에 이제 자유 전자라고 합니다. 방출된 전자는 양전하처럼 작용하는 빈 공간을 남깁니다. 이 과정은 집합적으로 많은 수의 자유 전자와 정공을 제공하는 모든 원자에서 발생합니다.