반도체(semiconductor)는 구리등 도체와 유리등의 절연체 사이의 전기전도 값이 있는 것을 뜻합니다.
저항률은 온도가 올라감에 따라 저하되고 금속은 반대로 작동합니다.
대부분 결정구조에 불순물을 도입해 전도특성이 유용한 방법으로 변경될 수도 있습니다.
서로 다른 도핑이된 두 영역이 같은 결정 내에 있는 경우, 반도체 접합이 만들어집니다.
이런 접합부에 전자, 이온 및 전자 홀을 가지고 있는 전하 캐리어의 거동은 다이오드, 트랜지스터는
최신 전자 기기의 기초입니다.
반도체의 예를 들면 게르마늄, 갈륨비소, 실리콘, 주기율표상의 금속계단 부근의 원소등이 있습니다
비화칼륨은 실리콘에 이어 두 번째로 일반적인 반도체이며 레이저다이오드, 마이크로파 주파수 집접회로,
태양전지 등에 사용됩니다. 실리콘은 대부분 전자 회로를 만들기 위한 주요 요소입니다
반도체 디바이스는 전류를 어느 방향으로나 쉽게 흐르게 할 수 있으며
가변저항을 나타내고 빛, 열에 대한 감도가 있는 등 여러 유용한 특성이 있습니다.
반도체 재료의 전기적 특성은 도핑과 전계나 빛의 적용에 따라 달라질 수 있기 때문에 스위칭, 증폭
에너지변환에 반도체로 만들어진 소자를 사용할 수 있습니다.
현재 반도체라고 불리는 용어는 절연성의 일부 고용량 중전압 케이블에 사용되는 재료를
나타내는 경우 사용되기도 합니다. 이런 재로는 카본블랙을 이용한 플라스틱인 경우들이 많습니다
실리콘의 전도성으로는 5가(인, 안티몬, 비소), 또는 3가(갈륨, 인듐, 붕소) 원자의 소량 (108분의 1 순서)을 가해
증가됩니다. 이런 과정을 도핑이라고 하며 결과 발생하는 반도체는 도핑이나 외인성 반도체로
알려집니다. 도핑과 별도로 온도를 높이면 반초체의 전도성을 향상할 수 있습니다.
이는 온도가 올라가고 함께 전도성은 내려가게 되는 금속의 거동에 반합니다.
현대 반도체의 특성에 대해서는 양자 물리학에 의존하여 결정격자 안에 전하 캐리어 움직임을
설명하고 있습니다 도핑은 결정 속의 케이어 수를 대폭 증가시킵니다. 도핑된 반도체에 프리홀이
포함이 된 경우는 "P형"이라고 합니다. 전자 디바이스에서 사용되는 반도체의 재료는 P형 도펀트와
N형 도펀트의 농도, 영역을 제어하기 위해서 보다 정확한 조건으로 도핑됩니다. 하나의 반도체 디바이스의
결정은 더욱더 많은 P형과 N형 영역을 가질 수가 있습니다.
이런 영역 간 P-N접합은 유용한 전자적 거동의 원인이라고 할 수 있겠습니다
핫포인트 로브를 사용하게 되면 반도체 샘플이 P형인지 또는 N형인지 빠르게 알 수 있습니다.
반도체 재료의 특성 중에 일부로는 19세기 중반~20세기초까지 관찰되었으며 전자기기에서의
반도체의 첫 번째로 사용된 예로는 초기 라디오수신기에 원시적인 반도체 다이오드인
고양이 휘파람검출기의 1904년 개발입니다. 양자물리학의 발전으로 인해 1947년에 트랜지스터가
발명의 되었으며, 1958년 직접회로가 발명이 되었습니다.
속성
가변 전기 전도도
자연상태의 반도체는 전류가 전자의 흐름을 필요로 하고, 반도체는 원자가 대역이 채워져
새로운 전자의 흐름 전체가 차단되어 불량 도체이다. 몇 가지 새로 개발된 기술을 통하여
반도체 재료는 도핑, 게이트 등 전도로 작동할 수 있습니다. 이런 변경에는 P형과 N형의 두 가지
결과로 나타납니다. 이것은 각각 전자의 과잉이나 부족을 나타냅니다. 전자의 균형 잡힌 수는
재료 전체 재료에 전류를 흐르게 하는 원인이 됩니다.
이종접합
이종 접합이란 서로 다른 도핑이 된 2개의 반도체 재교가 결합이 될 때 발생하게 됩니다. 예로,
P-도프 및 N-도프 게르마늄으로 이루어질 수 있습니다. 따라서 서로 다른 도핑이 된 반도체 재료
간 전자와 홀의 교환이 이루어져 N-도핑된 게르마늄은 과도한 전자를 가지게 되며, P-도핑 게르마늄은
과도한 구멍을 가지게 됩니다. 이과 같은 전이는 재결합이라고 하는 과정에 평형에 달할 때까지
발생하고, 이에 N형에서 이동하는 전자가 P형에서 이동하는 구명에 접촉을 하게 됩니다.
이러한 과정의 결과로는 접합부를 가로질러 전기장의 원인이 되는 좁은 띠 모양을 가진
부동이온입니다
여기 된 전자
반도체의 재료 전위차는 열평형을 벗어나 비평형 상태를 만들어 내게 되는데 이로 인해 전자와
홀이 시스템에 도입이 되어 양극 확산으로 불리는 프로세스를 통하여 상호작용을 하게 됩니다.
반도체재료의 열평형이 흐트러질 때마다 홀과 전자의 개수가 달라지게 됩니다. 이런 교란은
온도차, 광자의 결과로 발생하여 광자가 시스템에 들어가게 되어 전자와 구명을 만들 수가 있습니다.
전자와 홀을 만들거나 소멸시키는 과정은 각각 생성과 재결합이라고 합니다
발광
특정반도체에 들뜬 전자는 열을 만들어내는 대신 빛을 내보냄으로 휴식을 할 수 있습니다.
반도체 조성과 전류를 제어해 방출된 빛의 특성을 만들 수 있습니다. 이 반도체는 발광 다이오드와
형광 양자점의 구축에 사용이 됩니다
높은 열전도도
열전도율이 높은 반도체는 방열과 전자기기의 열관리 개선에 활용을 할 수 있습니다.
이는 전원모듈, 고휘도 LED, 전기자동차 및 기타 응용 프로그램에서 아주 중요한 역할을
하게 됩니다.
열에너지 변환
반도체는 열전 발전기에 큰 열전력 계수를 가지고 있으며 열전 냉각기에 유용한
높은 열전력 수치를 가지고 있습니다.
