P형 반도체 에너지 준위 - phyeong bandoche eneoji jun-wi

���ε� �ݵ�ü

�ַ� ���ڰ� ������ �⿩�ϴ� n-�� �ݵ�ü

�Ǹ���(Si)�� �������� ����� �������� �ҷ��� ���(As)�� ÷����Ű�� ����� �ܰ����� 5�� �� 4���� ������ ������ �ɸ°� ���������� �̷�� ���������� ������ ���̴�. �׷��� ������ �� ���ڴ� ����� + �̿��� ���ϰ� ���յǾ� �־ ���������� ���ݸ� �ް� �Ǿ ������ �����Ӱ� ���ƴٴ� �� �ְ� �ȴ�. �׷��Ƿ� ����� ���ڼ� ��ŭ�� ���ڰ� ��κ� ���������� ������ �� �־ ������ �Ǹ��� �ݵ�ü�� ���Ͽ� �������� Ŀ���� �ȴ�. �̷��� �Ҽ����� �����Ͽ� ������ ������ ��ȭ��Ű�� ���� ����(doping)�̶� �Ѵ�. ��ó�� �������� �ݵ�ü�� ���ؼ� �������ڰ� �ξ� �������� �� ���� n-�� �ݵ�ü(n-type semiconductor)��� �Ѵ�.

graphic

n-�� �ݵ�ü_n-�� �ݵ�ü�� ���������� ������� ��Ÿ�� �׸��̴�. �Ǹ��� ������ ���� ���� ������ ��Ÿ�� ��Ұ� �ణ ��� �ִ�. ��Ҵ� �ܰ����ڸ� 5�� ������ �־ ������� ǥ���� �ϳ��� ���ڸ� ����� +1�� �̿� �ֺ��� �����ϰ� �����ϰ� �ȴ�. �� ���ڴ� �ణ�� ���������� �޾Ƽ� ���� ������ ���ƴٴ� �� �ְ� �ȴ�.

�� �׸��� �����ʿ� ��Ÿ�� ���� ���������� �����μ� �̷κ��� n-�� �ݵ�ü�� Ư���� ���� ������ �� �ִ�. �ݵ�ü�� �⺻���� �������� �������� ����� �ʰ����ڸ� ���� �ڸ��� ������ �ٷ� �Ʒ��� �߰��Ǿ� �ִ�. �� �ڸ��� �̵� ���ڷ� ä���� ������ �ణ�� ���������� �ִٸ� �������� ���� �ö󰡰� �ȴ�. �̷��� ��� ���ڴ� ���� �ϳ��� �������� �⿩�ϰ� �ǹǷ� �̸� �ְ�(donor)�̶� �Ѵ�. ���� �� ������ �ڸ��� �ְ�����(donor level: donor impurity level)�̶� �Ѵ�. �� ������ �������� ���߾ӿ� �־��� �丣�� ������ ����ø��� �ȴ�. �Ǹ��ܿ� ��Ұ� ������ ��� �ְ������� �������� 0.049 eV ���� �Ʒ��� �־ �̰��� ���ڴ� ���� �������� �����ϰ�, ��ҿ��ڴ� +�� �̿�ȭ�ȴ�.

�ַ� ����� ������ �⿩�ϴ� p-�� �ݵ�ü

���� �Ǹ��� ������ ����(Ga)�� ������Ű�� ��Ȳ�� �������� �޶�����. ��, ������ �ܰ����� 3���� ������ �����Ƿ� ������������ �ϳ��� �����ϰ� �ȴ�. �̷��� ���ܳ� ������ �� �ڸ��� �ֺ��� �ٸ� ���ڰ� ���� ���� �� �־ �� �ڸ��� ������ ������ �ٴ� �� �ְ� �ȴ�. �̷��� ����� �ڸ��� ��ġ ������ ��ó�� �ൿ�ϱ� ������ �̸� ���(hole)�̶� �ϰ�, �̰Ϳ� ���� �������� Ŀ�� ���� p-�� �ݵ�ü(p-type semiconductor)�� �Ѵ�.

ani

p-�� �ݵ�ü_p-�� �ݵ�ü�� ���������� ������� ��Ÿ�� �׸��̴�. �Ǹ��� ������ ���� ��ȫ������ ��Ÿ�� ������ �ణ ��� �ִ�. ������ �ܰ����ڷ� 3���� �����Ƿ� ������������ �ϳ��� ����� ���·� �ְ� �ȴ�. �� �� �ڸ��� ������ �ֺ��� �ٸ� ���ڰ� ���� �̵��ؼ� ��ġ �� �ڸ��� ������ ������ ��ó�� ���δ�. �̶� �ణ�� ���������� ������ �Ǹ��ܿ� ���ӵ� �ٸ� ���ڵ��� �� �ڸ��� �޿� �� �ְ�, �̿� ���� �� �ڸ��� ������ �����Ӱ� ���ƴٴ� �� �ְ� �ȴ�.

p-�� �ݵ�ü�� �������� ������ �� �׸��� �����ʿ��� ��Ÿ�� ��ó�� ������ �ϳ� ������ ���ڸ� ���� �� �ڸ��� ���ڰ��� �ٷ� ���� �ְ�, �� �ڸ��� 0 K �µ������� ����� ä�� �ִ�. �׷��� �ణ�� ���������� ���ڰ����� �ִ� �ٸ� ���ڰ� �� �ڸ��� ���� �ö�� �� �־ �� ����ŭ �Ʒ��� ���ڸ��� ��Ÿ����. �̰��� �����ϴ� ����ó�� �ൿ�ϴ� ����̴�. �̶� ������ ���ڸ��� �����Ͽ� ���ڸ� �޾Ƶ��̰� �ǹǷ� �̸� �ް�(acceptor)�� �Ѵ�. �׸��� �ְ��� ���� �߰��� ������ ������ �ް�����(acceptor level: acceptor impurity level)��� �Ѵ�. �Ǹ��ܿ� ������ ���ε� �ݵ�ü�� �ް������� ���ڰ����� 0.065 eV �� ���� �־ ��¿��� ���ڰ� ���� �� �ڸ��� �ö󰡼� �������ڴ� $-$�� �̿�ȭ�ȴ�.

��� - ���� ���ϸ� ���� ����

����� ������ �� �ڸ��μ� �ƹ��� ��ü�� ���� �������� �̰��� ������ �帣�� �Ѵ�. �� �� ���ڰ� �������� �ݴ������ ����� ���������� �޿�鼭 ��� �̵��ϴ� ����� ��ġ �� �ڸ��� ������ �������� �̵��ϴ� ������ ���δ�. �̵��ӵ��� ������ �̵��ӵ��� ����, ���ڰ� ���ӵǸ� ����� ���ӵȴ�. ���� ����� �������� �����ϰ��� ���ڿ� ���� ������ �Ư���� ������. ���� �������� $+e$ ó�� ������� �����Ƿ� ����̶�� �̸��ϴ� ���̴�.

ani

����� ���� ����_�ݵ�ü ������ ������ ���ڸ��� ��ġ + ������ �� ��ó�� �ൿ�Ѵ�. ���ڰ����� ���ڴ� ������ ������ ��ƴ���� ä��� ������ �ٷ� ���� �� �ڸ��� ���� ���� �װ����� �̵��� �� �ִ�. �׸������� ���������� ���ڸ��� ������ �� �ڸ��� �޿�Ƿ� �� �ڸ��� ��ġ ���������� �̵��ϴ� ��ó�� ���δ�. �̴� + ������ �� ��üó�� ���� ������ �帣�� ������ ������ �帣�� �ȴ�.

�ټ������, �Ҽ������

n-���̳� p-�� �ݵ�ü�� �޸� ������ �ݵ�ü�� �̵�� �а��ϱ� ���ؼ� �����ݵ�ü(intrinsic semiconductor)��� �Ѵ�. �����ݵ�ü������ ���ڰ����� ���ڰ� �������� �ö󰡸� �������� ���ڻӸ� �ƴ϶� �̿� ���ÿ� ���ڰ����� ���ܳ� ����� ������ �Ǿ����. ���� ���ڳ� ����� ������ �⿩�ϴ� ���� �����ϴ�. �׷��� n-�� �ݵ�ü�� ��� �������� ���ڴ� �ְ������� ���ڵ� ���������� �ö�� ���� �ξ� ���� �������Ƿ� �������� ���ڰ� ���ڰ����� ������� �ξ� ���� ������ �⿩�Ѵ�. �̶� ���ڸ� �ټ������(majority carrier), ����� �Ҽ������(minority carrier)�� �Ѵ�. �ݸ� p-�� �ݵ�ü������ �ް��������� ���ڸ� �޾Ƶ鿩�� ���ڰ����� ����� �ξ� ���� �߰��ȴ�. ���� �� ��� ����� �ټ������, ���ڰ� �Ҽ�������� �ȴ�.

graphic

�ټ�����ڿ� �Ҽ������_ ��¿��� n-�� �ݵ�ü�� ��� �������� ���ڰ� �ַ� ������ �帣�� �ϰ�, p-�� �ݵ�ü�� ���ڰ����� ����� ������ �帣�� �Ͽ� ���ڿ� ����� ������ ���� �ټ�������� �Ѵ�.

[����1] �Ը�����(Ge)�� �˷�̴�(Al)���� ������ �ݵ�ü�� n-�� �ݵ�ü�ϱ�, p-�� �ݵ�ü�ϱ�? ��(P)�� �����ϸ� ���?

[����2] ȭ�չ��ݵ�ü GaAs���� As�� Ga���� �ع̷� �� �־���. �̴� n-�� �ݵ�ü�ϱ�, p-�� �ݵ�ü�ϱ�?