실리콘의 에너지 밴드는 무엇인가요?

실리콘의 에너지 밴드는 무엇인가요?

실리콘 정의

실리콘은 도체와 절연체 사이의 특성을 가진 반도체로, 전자 제품에 필수적입니다.

실리콘은 도체보다 자유 전자가 적고 절연체보다 많은 반도체로 정의됩니다. 이 고유한 특성으로 인해 실리콘은 전자 제품에서 널리 사용됩니다. 실리콘에는 두 가지 유형의 에너지 밴드가 있습니다: 전도 밴드와 발전 밴드. 발전 밴드는 발전 전자를 가진 에너지 수준으로 형성됩니다. 절대 0K 온도에서는 발전 밴드가 전자로 가득 차 있어 전류가 흐르지 않습니다.

전도 밴드는 고에너지 수준의 밴드로, 고체 전체를 통해 이동할 수 있는 자유 전자가 발견되는 곳입니다. 이러한 자유 전자는 전류 흐름을 담당합니다. 전도 밴드와 발전 밴드 사이의 에너지 간극은 금지된 에너지 간극이라고 합니다. 이 간극은 물질이 금속인지, 절연체인지, 또는 반도체인지 결정합니다.

금지된 에너지 간극의 크기는 고체가 금속인지, 절연체인지, 또는 반도체인지 결정합니다. 금속은 간극이 없으며, 절연체는 큰 간극을 가지고 있고, 반도체는 중간 크기의 간극을 가지고 있습니다. 실리콘은 300 K에서 1.2 eV의 금지된 간극을 가지고 있습니다.

실리콘 결정체에서 공유 결합이 원자들을 연결하여 실리콘은 전기적으로 중성입니다. 전자가 공유 결합에서 벗어나면 구멍이 생깁니다. 온도가 상승하면 더 많은 전자가 전도 밴드로 이동하여 발전 밴드에 더 많은 구멍이 생성됩니다.

실리콘의 에너지 밴드 다이어그램

실리콘의 에너지 밴드 다이어그램은 전자의 에너지 수준을 보여줍니다. 본질적인 실리콘에서 페르미 수준은 에너지 간극의 중앙에 위치합니다. 본질적인 실리콘에 기증 원자를 도핑하면 n-형이 되어 페르미 수준이 전도 밴드에 가까워집니다. 수용 원자를 도핑하면 p-형이 되어 페르미 수준이 발전 밴드에 가까워집니다.

본질적인 실리콘의 에너지 밴드 다이어그램

외부적인 실리콘의 에너지 밴드 다이어그램