화학 반도체 상식

반도체의 정의

도체 (Conductor)

도체에는 어떤 원자에도 소속되지 않아 자유롭게 이동할 수 있는 자유전자가 많다. 전자는 – 전하를 띄고 있으며, 이런 자유전자는 도체에 전기장이 생기면 즉시 전기장에 의해 힘을 받아 이동한다. 이렇게 전하가 이동하는 것을 ‘전류’라고 한다. 전류가 발생하면 도체내부에 단시간 동안 전기장이 형성되고 전자의 재배치에 따라 없어진다. 즉 자유롭게 움직일 수 있는 자유 전자가 많아 전기장의 형성에 따라 전류를 흐르게 하는 물질을 도체라고 한다.

부도체 (Insulator)

도체의 반대말로 부도체(不導體) 또는 절연체(絕緣體) 라고도 한다. 흔히 부도체는 전기나 열을 전혀 통하지 않는 물체로 알기 쉽지만 실제로는 매우 적은 양의 열이나 전기를 전달한다. 즉 열이나 전기를 전혀 통하지 않는 물체는 존재하지 않는다고 볼 수 있다. 보통 물은 전기가 통하는 도체지만 이온을 가지고 있지 않은 순수한 물은 부도체이다. 또 고온이나 강한 전기장을 가하거나 불순물을 첨가하면 부도체도 전기를 전달할 수 있다.

반도체 (Semi-conductor)

반도체는 도체와 부도체의 전도성의 중간의 성질을 가지고 있다고 할 수 있다. 자유전자를 가진 물질만 전기가 통하고 자유전자가 없는 부도체는 전기가 안 통한다. 반면 반도체에는 평상시에 자유전자가 없으나 열을 가하거나 특정한 불순물을 넣으면 자유전자가 조금 생겨나 전기가 통하게 된다. 일반적으로, 반도체 물질은 주기율표상에 14족에 위치하는 게르마늄(Ge), 실리콘(Si) 등이 대표적이다. 반도체 개발 초창기 단계에는 게르마늄이 이용되었으나 현재는 실리콘 웨이퍼에 13족 붕소(B)와 15족 (P)를 불순물로 첨가하여 반도체로 사용한다. 최근에는 13족과 15족의 화합물반도체가 쓰이기도 한다.

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