#2 반도체의 종류 (2) 원소 반도체와 화합물 반도체

#2 반도체의 종류 (2) 원소 반도체와 화합물 반도체

이전 글에서 반도체라는 ‘재료’는 크게 원소 반도체와 화합물 반도체가 있는것을 알았습니다.

그래서 오늘은 원소 반도체와 화합물 반도체가 무엇인지 알아보겠습니다!

1)원소 반도체

단일 종류의 원자들로 이루어진 반도체를 말합니다!

대표적인 원소 반도체로 실리콘(Si)과 게르마늄(Ge)이 있는데,

게르마늄(Ge)은 초기의 반도체 재료로 많이 사용되었지만 집적회로(IC, Integrated Circuit)의 발전으로 공정과 가격 등의 이유로 실리콘이 대부분 사용되고 있습니다.

또한, 단일 종류의 반도체를 의미하기 때문에 진성 반도체가 원소 반도체에 해당하고

불순물이 조금 섞인 외인성 반도체도 원소 반도체로 분류됩니다.

그런데, 외인성 반도체는 불순물에 의해 

자유전자가 생겼을때 N-Type, 정공이 생겼을때 P-Type으로 나뉩니다.

자유전자를 만드는 불순물인 5족 원소를 도너(donor)라 부르는데,

donor라는 이름처럼 불순물이 진성 반도체에 자신이 가진 전자를 제공하고 그 전자가 자유전자가 되기때문에 붙여진 이름입니다.

정공을 만드는 불순물인 5족 원소는 억셉터(Acceptor)라 부르는데,

acceptor는 진성 반도체의 전자를 받아서.. 원래 전자가 있어야할 자리에 빈공간(정공, Hole)을 만들기 때문에 붙여진 이름입니다!

<참고 링크: #1 반도체란? (3) ☜클릭>

추가로, 위에서 언급한 3족, 5족이라는 것은 최외각 전자의 수가 아닌 원자가 전자(반응에 참여할 수 있는 전자)의 수를 의미합니다.

아래의 표는 대표적인 원소 반도체로 분류되는 3족, 4족, 5족 원소입니다.

<원소 반도체의 종류>

2)화합물 반도체

두 종류 이상의 원소들로 이루어진 반도체입니다.  원소 반도체의 반대라고 생각하시면 되겠죠?!

외인성 반도체에도 불순물이 섞였으니까 화합물 반도체 아니냐? 라고 생각하실 수 있지만..

진성 반도체 입장에서 그 양이 많지 않기때문에 화합물로 보지 않습니다.

‘화합물’이라는 것은 원소들이 일정한 비율로 결합하여 하나의 물질을 만든것을 의미하기 때문입니다.

그래서 화합물이 실리콘처럼 모두 공유결합하여 평소에는 전기가 흐르지 않고 특정 상황에만 전기적인 성질을 갖기 위해서는

두 원소가 공유결합하여 최외각 전자 8개가 되어야 합니다. (최외각 전자의 수와 공유결합으로 실리콘이 반도체인 이유를 설명한 것과 같은 맥락입니다..!)

<참고 링크 : #1 반도체란? (1)  ☜클릭>

그래서 화합물 반도체는 3족 + 5족 원소의 결합, 혹은 2족 + 6족 원소의 결합으로 이루어져 있습니다.

원소 반도체와 함께 표로 확인해 보겠습니다.

<난잡해 보여서 3-5족 반도체만 표시했습니다..!>

화합물 반도체는 고속 스위칭소자 혹은 빛을 내는 소자에 이용됩니다.

특히 GaAs, GaP는 발광다이오드에 사용되는데 이 부분은 다른 카테고리에서 좀 더 깊이있게 다뤄보겠습니다.

이 글을 읽으신 분들이 반도체라는 '물질'의 종류에 대해 정확히 구분하길 바라면서~~

다음 글에선 반도체로 어떤 제품들을 만드는지 알아봅시다!!