반도체 공정에서 불순물이 꼭 필요한 이유는?

Question

안녕하세요. 불순물이라 하면 들어가면 안될 것 같지만, 반도체에서 순수한 실리콘보다 불순물을 넣어야 한다는데, 소량의 원소가 전기적 성질을 어떻게 바꾸는가요?

Answer 1

안녕하세요. 김재훈 전문가입니다.

순수한 실리콘은 전자가 거의 없어 전기가 잘 흐르지 않는 반도체라 그대로는 회로를 만들기 어렵습니다 그래서 여기에 붕소 인 같은 불순물을 아주 소량 넣으면 자유전자나 정공이 생겨 전도도가 급격히 변하는데 이 미세한 조절 덕분에 전류를 켜고 끄는 소자 를 정밀하게 만들 수 있는 겁니다

Answer 2

안녕하세요. 박재화 박사입니다.

반도체에서는 불순물이 정말 필수적입니다.

전기를 흐르게 만들어주는 중요한 요소이죠. 순수한 실리콘의 경우는 결정 구조가 매우 안정적이기 때문에 자유 전자가 거의 없어서 상온에서는 전기가 잘 흐르지 않습니다. 그래서 여기에다가 3가나 5가의 원자를 섞는 것이죠. 주로 인이나 비소같은 원자를 넣으면 남는 전자나 정공이 생겨서 전류가 흐를 수 있게 되는 원리입니다.

불순물이라는 것이 실리콘을 제어가 가능한 전도체로 만들어주는 셈이죠.

Answer 3

안녕하세요.

순수 실리콘을 보통 진성반도체라고 부르죠. 순수 실리콘의 경우 안정하기 떄문에 전기적 특성이 그렇게 좋지 못합니다. 그래서 여기에다가 붕소나 인 같은 불순물을 소량 넣어주면, 전자를 하나 더 주거나 또는 하나 부족한 상태로 만들게 되죠. 이걸 보통 반도체에서 P타입, N타입 반도체라고 불립니다.

이런 작은 차이로 인해 전자가 움직일 수 있는 길이 생기고, 전지 전도성이 급격하게 변할 수 있게 됩니다.

전기를 제어 가능하게 만드는 스위치 역할을 할 수 있게 되는 것이죠.

감사합니다.