반도체 종류 및 성질의 특성

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목차

. 반도체의 종류와 성질
1) 반도체의 성질
2) 반도체의 일반적 이론
(1) 반도체의 캐리어(Carrier)
(2) 진성 반도체
(3) 불순물 반도체
(4) n형 반도체와 에너지대
(5) p형 반도체와 에너지대
(6) 재결합
3) 반도체의 종류
(1) 원소 반도체
(2) 화합물 반도체
(3) 유기물 반도체
4) 반도체 정제법
(1) 정제의 종류
(2) 단결정 제작법
5) p-n 접합 제조법

본문내용

, 드레인(Drain : D), 게이트(Gate : G) 3개의 전극이 있다.
그림 (19) FET의 구조
① 접합형 FET
㉠ 소스와 드레인 2개의 전극을 가진 n형 반도체 안에 게이트 전극을 가진 p형 반도체를 형성해서 만들어진 것으로 소소와 드레인 사이의 전류가 n형 반도체 안을 흐르므로 n형 채널이라 한다.
㉡ 소스와 드레인 2개의 전극을 가진 p형 반도체 안에 게이트 전극을 가진 n형 반도체를 형성해서 만들어진 것으로 소소와 드레인 사이의 전류가 p형 반도체 안을 흐르므로 p형 채널이라 한다.
② MOS형 FET
㉠ p형 반도체 안에 n형 반도체를 2개 형성하고, 표면을 산화해서 절연이 좋은 산화 절연막을 만들고, 그 위에는 금속을 설치하여 게이트 전극을 만든 것이다.
㉡ 이 FET는 구조적으로 금속(Metal), 산화물(Oxide), 반도체(Semiconductor) 순 으로 되어 있으므로, 각각의 머리글자를 따서 MOS형이라 한다.
㉢ 드레인과 소스간에 전압을 가하면, pn접합에 역방향전압이 가해지기 때문에 공핍증이 생긴다. 이때, 게이트와 p형 기판간에 플러스 전압을 가하면, 게이트의 플러스 전압에 의하여 게이트 바로 아래쪽의 공핍층 내에 정전유도에 의해 전자 가 생긴다. 이것이 캐리어가 되어 전류의 통로가 생긴다.
③ FET의 성질
FET는 게이트에 가하는 전압에 의해 드레인에 흐르는 전류를 제어할 수 있다.
㉠ 게이트에 전압을 가하지 않을때
그림 (20), (a)와 같이 게이트에 전압을 가하지 않을 때는 D, S간의 전압 VDS에 의해 D, S간의 채널에 드레인 전류 ID가 흐른다.
㉡ 게이트에 역방향 전압을 가했을때
그림 (20), (b)와 같이 G, S간에 역방향 전압 VGS를 가하면 pn 접합의 공핍층이 확대되고, 채널의 폭이 좁아지므로, 전류는 잘 흐르지 않게 되어 ID가 감소한다.
그림 (20) FET의 성질
(5) 사이리스터란
p형과 n형의 반도체를 4층 이상으로 접합한 것이며, 전극 다나자수가 2, 3, 4단자의 것이 있다. 사이리스터에서 3단자의 것은 실리콘 제어 정류 소자(Silicon-controlled
-rectifier : SCR)이라 한다. 그림 (21), (a)는 SCR의 구조예 이고, (b)는 그림기호로, 양극(에노드, A), 음극 (캐소드, K) 게이트(G) 3개의 전극이 있다.
그림 (21) SCR의 구조와 그림기호
① A, K간에 역방향 전압을 가한 경우
A에 마이너스, K에 플러스 역방향 전압을 가했을 대는 다이오드와 마찬가지로 역방 향 전류는 흐르지 않는다.
② A, K간에 순방향 전압을 가하고, 게이트 전류를 흐르지 않게 한 경우
A에 플러스, K에 마이너스 순방향 전압을 가해도, 순방향 전류는 흐르지 않는다.
③ A, K간에 순방향 전압을 가하고, 게이트 전류 IG를 흐르게 하는 경우
스위치 S를 닫고, 일정한 게이트 전류 IG를 흐르게 하고 A, K간의 전압 VAK를 증가 시키면, 양극 전류 IA가 급격히 흐르고, A, K간은 도통 상태가 된다. 그와 동시에 VAK가 급격히 감소한다. 이 상태를 브레이크 오버라고 하고 IA가 급격히 흐르기 시작 할 때의 VAK 값을 브레이크 오버 전압이라고 한다.
④ 브레이크 오버가 생기고 있는 경우
브레이크 오버가 생기고 있으면, 스위치 S를 열고, IG의 흐름을 멈추어도, IA는 계속 흐르고, A, K간의 도통상태는 계속된다. IA를 감소시키기 위해서는 양극의 전원전압 V1를 감소시킨다. 또한, IG를 크게 하면, VAK의 값이 작은 상태로 브레이크 오버가 생긴다.
(6) 집적도가 점점 높아지는 IC
집적회로(Integrated circuit : IC)는 작은 기판에 트랜지스터, 다이오드, 저항, 콘덴서 등 각 소자의 부분을 만들고 이것들을 단독으로, 또는 조합에 의해 여러 가지 작용를 하도록 구성한 것이다. IC에는 소자의 수가 100 이상인 고밀도 집적회로(LSI)와 소자의 수가 100,000 이상인 초대규모 집적회로(VLSI)도 있다.
① IC의 구조상 분류
IC는 구조상으로 분류하면 다음과 같다.
- 반도체 IC --- 바이폴러 IC : 보통 트랜지스터 중심
MOS IC : MOS형 EFT가 중심
- 혼성 IC --- 박막 IC : 증착법으로 만든 IC
후막 IC : 인쇄법으로 만든 IC
㉠ 반도체 IC
p형 실리콘 재료를 기판으로 해서, 그 위에 트랜지스터, 다이오드, 저항, 콘덴서 등을 만든것이다.
㉡ 혼성 IC
박막 IC와 후막 IC등의 기판 위에 저항과 콘덴서를 인쇄법이나 증착법에 의해 만들고, 거기에 반도체 IC를 설치하여 만든것이다.
② IC의 기능면으로 분류
디지털 시계 등의 디지털 회로에 이용되고 있는 디지털 IC와 텔레비전 수신기 등의 증폭 회로에 이용되고 있는 리니어 IC가 있다.
③ 메모리용 IC
자기 테이프와 자기 디스크 등에 대해, 일반적으로 반도체 메리리라 부른다. 각종 컴퓨터의 기억장치 또는 가정 전화 등에 널리 쓰이고 있다. 반도체 메모리에는 RAM(Random Assess Memory : 램)과 ROM(Read Only Memory : 롬)이 있다.
㉠ RAM
ⓐ 테이프 레코더와 같이 기억시키거나, 지우는 일을 자유롭게 할 수 있다.
즉, 수시로 기록 판독이 가능한 메모리로, 다이내믹 RAM(DRAM)과 스태틱 RAM(SRAM)이 있다.
ⓑ DRAM은 현재 64K 비트 대신에 256K 비트가 주류를 이루고 있고, 또한 수메가비트 이상으로 집적도를 올리는 일도 가능하며, 대용량화에 적합하지만, 일정 주기마다 기억 유지 동작이 필요하다.
ⓒ SRAM은 판독 기록이 간단하고, 고속으로 할 수 있는 이점을 갖고 있지만, 소비 전력이 크고, 집적도가 DRAM보다 상승하지 않는 결점이 있다.
㉡ ROM
ⓐ 레코드와 같이 한번 기억시켜 버리면, 그 다음은 계속해서 기억 내용이 지워 지지 않는다. 즉, 기억 내용의 판독 전용으로 사용한다.
ⓑ ROM에는 일단 정보를 기록하면 삭제를 할 수 없는 것과 기록, 삭제, 재기록이 가능한 것이 있다. 재기록이 가능한 ROM을 EPROM(Erasable
Proprogrammable ROM)라고 한다.

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