¹ÝµµÃ¼(semiconductor)
Àü±âÀüµµ(ï³Ñ¨îîÓô)°¡ ÀüÀÚ¿Í Á¤°ø(hole)¿¡ ÀÇÇØ ÀÌ·ç¾îÁö´Â ¹°Áú·Î¼ ±×ÀÇ Àü±âÀúÇ×·ü Áï ºñÀúÇ×(Ýïî½ù÷)ÀÌ µµÃ¼¿Í Àý¿¬Ã¼ ºñÀúÇ×°ªÀÇ Áß°£°ªÀ» ÃëÇÏ´Â °Í. ÀϹÝÀûÀ¸·Î ½Ç¿Â(ãøè®)¿¡¼ 10-6~1010[§Ù¡¤cm] Á¤µµÀÇ ºñÀúÇ×À» °¡Áö³ª ¹ÝµµÃ¼ÀÇ ºñÀúÇ× ¹üÀ§°¡ ¾ö°ÝÇÏ°Ô Á¤ÇØÁ® ÀÖ´Â °ÍÀº ¾Æ´Ï¸ç, º»ÁúÀûÀ¸·Î´Â Àü±âÀüµµÇö»óÀÇ ¹°¸®Àû ±â±¸(Ѧϰ)¿¡ ±× Ư»öÀÌ ÀÖ´Ù.
´ëºÎºÐÀº °áÁ¤Ã¼(Ì¿ïÜô÷)¸¦ ÀÌ·ç°í ÀÖÀ¸³ª ºñÁ¤Áú(ÞªïÜòõ:amorphous)ÀÇ °Íµµ ÁÖ¸ñÀ» ¹Þ°í ÀÖ´Ù. ÀϹÝÀûÀ¸·Î Àý¿¬Ã¼·Î ¾Ë·ÁÁ® ÀÖ´Â °ÍÀÇ ´ë´Ù¼ö°¡ ¾à°£¾¿À̳ª¸¶ Àü±âÀüµµ¼ºÀ» °¡Áö°í Àֱ⠶§¹®¿¡ ¹ÝµµÃ¼´Â Àý¿¬Ã¼ÀÇ ¹üÁÖ¿¡ ¼ÓÇÑ´Ù°í ÇÒ ¼ö ÀÖ´Ù. ºñÀúÇ×ÀÇ Å©±â´Â ¹°ÁúÀÇ Á¾·ù°¡ °°´õ¶óµµ ¿ÜºÎ Á¶°Ç¿¡ µû¶ó¼ ¿©·¯ °¡Áö·Î º¯ÇÑ´Ù.
¶ÇÇÑ ±× ¹°ÁúÀÇ °áÁ¤°ÝÀÚÀÇ °áÇÔ¡¤¼øµµ¡¤Á¦Á¶ ¹× °¡°ø¹æ¹ýÀÌ ´Ù¸£¸é ¹ÝµµÃ¼³ª Àý¿¬Ã¼¿¡¼´Â ºñÀúÇ×ÀÌ ½ÉÇÏ°Ô º¯ÇÏÁö¸¸ µµÃ¼¿¡¼´Â ±× º¯È°¡ º°·Î Å©Áö ¾Ê´Ù. µµÃ¼ÀÇ °æ¿ì´Â ¿Âµµ°¡ Áõ°¡ÇÔ¿¡ µû¶ó ºñÀúÇ×ÀÌ Å©°Ô µÇÁö¸¸ ¹ÝµµÃ¼³ª Àý¿¬Ã¼ÀÇ °æ¿ì´Â µµ¸®¾î °¨¼ÒµÇ¸ç, ±× º¯ÈÀ²µµ µµÃ¼ÀÇ °æ¿ìº¸´Ù´Â ÈξÀ Å©´Ù.
¹ÝµµÃ¼³ª Àý¿¬Ã¼ÀÇ °æ¿ì´Â ¿ÜºÎ·ÎºÎÅÍÀÇ ºûÀ̳ª ¿ µîÀÇ ÀÚ±ØÀÌ °¡ÇØÁú °æ¿ì ºñÀúÇ×ÀÌ Å©°Ô º¯Çϴ Ư¡ÀÌ ÀÖ´Ù. ÀÌ¿Í °°Àº ºñÀúÇ×ÀÇ º¯ÈÀ²ÀÌ ¹ÝµµÃ¼ÀÇ °æ¿ì´Â ƯÈ÷ Ä¿¼ ÀÌ Æ¯¼ºÀÌ ¿©·¯ ºÐ¾ß¿¡¼ ÀÌ¿ëµÈ´Ù. ¹°Áú ¼ÓÀ» Àü·ù°¡ È帣°Ô µÇ´Â °ÍÀº Àü±â¸¦ Áö´Ï¸ç µ¿½Ã¿¡ ¿òÁ÷À̱⠽¬¿î »óÅ¿¡ ÀÖ´Â ¹Ì¸³ÀÚ°¡ ±× ¹°Áú ¼Ó¿¡ Àֱ⠶§¹®À̶ó°í »ý°¢µÈ´Ù.
ÀÌ Àü±â¸¦ Áö´Ï°í Àü·ù¸¦ Çü¼ºÇÏ´Â ¹Ì¸³ÀÚ¸¦ ÀüÇϹݼÛÀÚ(¿î¹Ýü) ¶Ç´Â ij¸®¾î(carrier)¶ó°í ÇÑ´Ù. ¹°Áú ¼Ó¿¡¼ ij¸®¾î°¡ ¹ß»ýµÇ´Â °ÍÀº ¹°ÁúÀÇ Á¾·ù³ª »óÅ¿¡ µû¶ó °¢¾ç°¢»öÀÌ¸ç ¿°È³ªÆ®·ý NaCl°ú °°Àº °æ¿ì¿¡´Â ³ôÀº ¿Âµµ¿¡¼ ÀÌ°ÍÀÌ ³ì¾Æ ³ªÆ®·ýÀÌ¿Â Na£«°ú ¿°¼ÒÀÌ¿Â Cl£À¸·Î ºÐÇØÇϸç, À̵éÀÌ Ä³¸®¾î·Î µÇ¾î ¿ÜºÎ Àü±âÀå¿¡ ÀÇÇÏ¿© À̵¿ÇÏ´Â °á°ú Àü·ù°¡ »ý±ä´Ù. ÀÌ°ÍÀ» ¡®ÀÌ¿Â Àüµµ(ï³Óô)¡¯¶ó°í ÇÑ´Ù. ±×·¯³ª ÀÌ °æ¿ì ³·Àº ¿Âµµ, ¿¹ÄÁ´ë »ó¿Â¿¡¼´Â ÀÌ¿Í °°Àº ÀÌ¿ÂÀÇ ¹ß»ýÀÌ ¾ø¾î ¿°È³ªÆ®·ýÀÇ °áÁ¤Àº Àý¿¬Ã¼·Î µÈ´Ù.
¶Ç µµÃ¼ÀÎ ±Ý¼ÓÀÇ °æ¿ì´Â ±¸¸®ÀÇ ¿¹¸¦ º¸¸é, ij¸®¾î´Â ±¸¸® ¿øÀÚ ¿Ü°¢¿¡¼ ÀÌÅ»ÇÏ¿© ±¸¸® °áÁ¤Ã¼ ¼ÓÀ» ÀÚÀ¯·Ó°Ô À̵¿ÇÒ ¼ö ÀÖ´Â ÀüÀÚ(ï³í)µéÀÌ´Ù. ¹ÝµµÃ¼ÀÇ °æ¿ìµµ °áÁ¤ ¼ÓÀ» À̵¿ÇÏ´Â ÀÌ¿Í °°Àº ÀüÀÚ°¡ ij¸®¾î°¡ µÈ´Ù. ÀÌ°ÍÀ» ÀüÀÚÀüµµ(ï³íîîÓô)¶ó°í ÇÑ´Ù. ÀüÀÚÀüµµ´Â ¹ÝµµÃ¼ÀÇ Àü±âÀüµµÀÇ ÇÑ Æ¯Â¡ÀÌ´Ù.
¹ÝµµÃ¼ ¶Ç´Â ±Ý¼Ó¿¡ Àü·ù¸¦ ÅëÇÏ°í ÀÌ°Í¿¡ ¼öÁ÷µÈ ¹æÇâÀ¸·Î Á¤ÀÚ±âÀå(ð¡í¸Ñ¨íÞ)À» Àΰ¡Çϸé Àü·ù¹æÇâ°ú ÀÚ±âÀå¹æÇâ ¾çÂÊ¿¡ ´ëÇÏ¿© ¼öÁ÷ ¹æÇâÀ¸·Î À̵éÀÇ Å©±â¿¡ ´ë·« ºñ·ÊÇÏ´Â ±âÀü·Â(ÑÃï³Õô)ÀÌ ¹ß»ýµÈ´Ù. ÀÌ°ÍÀ» Ȧ(Hall)È¿°ú¶ó°í ÇÑ´Ù.
ÀÌ ±âÀü·ÂÀÇ Å©±â´Â ¹ÝµµÃ¼ÀÇ °æ¿ì°¡ °¡Àå Å©¸ç ±Ý¼ÓÀÇ °æ¿ì°¡ ±× ´ÙÀ½ÀÌ°í Àý¿¬Ã¼ÀÇ °æ¿ì´Â ¸Å¿ì ÀÛ´Ù. ÀÌ ±âÀü·ÂÀÌ »ý±â´Â ¹æÇâ¿¡ µû¶ó Àü·ù¸¦ ÀÌ·ç´Â ÁÖµÈ Ä³¸®¾î°¡ Áö´Ï°í ÀÖ´Â ÀüÇÏ(ï³ùÃ)°¡ ¾ç¡¤À½Àΰ¡¸¦ ºÐ°£ÇÒ ¼ö ÀÖ´Ù. ´ëºÎºÐÀÇ ±Ý¼ÓÀÇ °æ¿ì¿¡´Â À̵é ij¸®¾îµéÀÌ À½(ëä)ÀÇ Àü±â(À½ÀüÇÏ)¸¦ Áö´Ï´Â ÀÔÀÚ Áï ÀüÀÚÀÓÀÌ ¾Ë·ÁÁ® ÀÖ´Ù.
±×·¯³ª ¹ÝµµÃ¼ÀÇ °æ¿ì´Â ±× ¹°Áú¿¡ µû¶ó ¾ç ¶Ç´Â À½ÀÇ Àü±â¸¦ Áö´Ï´Â ÀüÀÚ°¡ Àü·ù¸¦ ÀÌ·ç´Â ij¸®¾î°¡ µÈ´Ù°í »ý°¢µÇ´Â °æ¿ì°¡ »ý±ä´Ù. À̶§ ¾çÀÇ Àü±â¸¦ Áö´Ï´Â ÀüÀÚ·Î º¼ ¼ö Àִ ij¸®¾î¸¦ ƯÈ÷ Á¤°øÀ̶ó°í ÇÑ´Ù. ±Ý¼ÓÀÇ °æ¿ì¿Í °°ÀÌ Àü·ù ij¸®¾î°¡ ÁÖ·Î ÀüÀÚÀÎ °æ¿ì¸¦ nÇü ¹ÝµµÃ¼, Àü·ù ij¸®¾î°¡ ÁÖ·Î Á¤°øÀÏ °æ¿ì¸¦ pÇü ¹ÝµµÃ¼¶ó°í ÇÑ´Ù. ÀÌ¿Í °°ÀÌ ÀüÀÚ¿Í Á¤°ø µÎ °¡ÁöÀÇ Ä³¸®¾î°¡ Á¸ÀçÇÒ ¼ö ÀÖ´Â °Íµµ ¹ÝµµÃ¼ Ư¡ÀÇ ÇϳªÀÌ´Ù.
¹ÝµµÃ¼ÀÇ Àü±âÀüµµ¿¡ ´ëÇÑ ¹°¸®Àû ±â±¸´Â ´ÙÀ½°ú °°ÀÌ ¿¡³ÊÁö ´ë¿ªÀÇ ÀÌ·ÐÀ» ½á¼ ¼³¸íÇÒ ¼ö ÀÖ´Ù. Áï Çö´ë¹°¸®ÇÐÀÇ °á·Ð¿¡ µû¸£¸é, Áø°ø ¼Ó¿¡¼ ÀüÀÚ°¡ ÃëÇÒ ¼ö ÀÖ´Â ¿¡³ÊÁö´Â 0(Á¤Áö»óÅÂ)¿¡¼ ¹«ÇÑ´ë¿¡ À̸£´Â ¿¬¼ÓÀûÀÎ °ªÀÏ ¼ö ÀÖÀ¸³ª ¿øÀÚ ¿Ü°¢ ¼Ó¿¡ ÀÖ´Â ÀüÀÚ´Â ºÒ¿¬¼ÓÀûÀ¸·Î ¶ç¾ö¶ç¾öÇÑ °ª¸¸À» ÃëÇÒ ¼ö ÀÖ´Ù.
ÀÌ¿Í °°Àº ¿øÀÚÀÇ ±ÔÄ¢ÀûÀÎ ¹è¿·Î½á ÀÌ·ç¾îÁø °íü ³»¿¡ Á¸ÀçÇÏ´Â ÇÙ¿Ü(ú·èâ)ÀüÀÚ´Â ¿ª½Ã ÀϹÝÀûÀ¸·Î °¢ÀÚ ¾î¶² ºÒ¿¬¼ÓÀûÀ¸·Î Èð¾îÁø ¿¡³ÊÁö°ªÀ» °®°í ÀÖÀ¸¸ç, ºûÀ» Èí¼öÇϰųª ¿À» ¹Þ¾Æ¼ ±×ÀÇ ¿¡³ÊÁö°¡ º¯ÈµÉ ¼ö ÀÖ´Ù. ÀÌ¿Í °°Àº ÀüÀÚ¿¡³ÊÁöÀÇ º¯È·Î½á ÀüÀÚ¿¡ ÀÇÇÑ °íü ³»¿¡¼ÀÇ Àü±âÀüµµ¸¦ ¼³¸íÇÒ ¼ö ÀÖ´Ù.
¹ÝµµÃ¼´Â Àüµµ´ë¿ª¡¤Ã游´ë¿ª ¹× ºÒ¼ø¹° ÁØÀ§ Áß¿¡¼¿Í ÀÌµé »óÈ£°£¿¡¼ÀÇ ÀüÀÚ ¹× Á¤°øÀÇ À̵¿º¯ÃµÀÌ ÀÌ·ç¾îÁö¸ç, ¶Ç À̵é°ú °ü·ÃÇÏ¿© ¹ß»ýÇÏ´Â ¸ðµç Çö»óÀÇ ¸Åü°¡ µÇ´Â ¹°ÁúÀ̶ó°í ÇÒ ¼ö ÀÖ´Ù.
¹ÝµµÃ¼ Áß ±Ô¼Ò¡¤°Ô¸£¸¶´½°ú °°Àº ¿ø¼Ò·Î µÈ ´Üü(Ó¤ô÷)ÀÎ °Í, ¿ø¼Ò ÁÖ±âÀ²Ç¥»óÀÇ Á¦3Á· ¿ø¼Ò¿Í Á¦5Á· ¿ø¼Ò¿ÍÀÇ ±Ý¼Ó°£ ÈÇÕ¹°(¿¹ÄÁ´ë GaAs), Á¦2Á·ÀÇ ¿ø¼Ò¿Í Á¦6Á·ÀÇ ¿ø¼Òµé·Î¼ ÀÌ·ç¾îÁö´Â ÈÇÕ¹°(¿¹ÄÁ´ë ZnS µî) µîÀº Àß ¾Ë·ÁÁø ¹ÝµµÃ¼ Àç·áµéÀÌ´Ù.
ÀÌµé ¿Ü¿¡µµ »êȹ° ¹ÝµµÃ¼·Î¼ ¾Ë·ÁÁ® ÀÖ´Â ±Ý¼Ó»êȹ°, À¯±â(¹°) ¹ÝµµÃ¼·Î¼ ¾Ë·ÁÁø ¹ÝµµÃ¼Àû ¼º´ÉÀ» °¡Áö°í ÀÖ´Â À¯±â¹° µî ¸¹Àº Á¾·ùÀÇ ¹ÝµµÃ¼ Àç·á°¡ ÀÖ¾î °¢°¢ ÀûÀýÇÏ°Ô ÀÌ¿ëµÇ°í ÀÖ´Ù. ÇöÀç ÀüÀÚ¼ÒÀÚ¿¡´Â ¿ø¼Ò¹ÝµµÃ¼, ƯÈ÷ ´ÜüÀÇ ±Ô¼Ò¿Í ±Ý¼Ó°£ ÈÇÕ¹° ¹ÝµµÃ¼°¡ ¸¹ÀÌ ¾²ÀÌ°í ÀÖ´Ù.
¹ÝµµÃ¼´Â ¿©·¯ °¡Áö µ¶Æ¯ÇÑ Çö»óÀ» ³ªÅ¸³»°Ô µÇ¸ç Á¤·ù(ïÚ×µ:pÇü°ú nÇü ¹ÝµµÃ¼ÀÇ Á¢ÇÕ¿¡ ÀÇÇÑ °Í°ú ¹ÝµµÃ¼¿Í ±Ý¼Ó°úÀÇ Á¢ÃË¿¡ ÀÇÇÑ Ç¥¸éÀ庮¿¡ ÀÇÇÑ °Í µî), ³»ºÎ ±¤ÀüÈ¿°ú(ҮݻÎÃï³üùÍý), ¾ÐÀüÈ¿°ú, À½ÆÄ - ÀüÀÚ »óÈ£ ÀÛ¿ë¿¡ ÀÇÇÑ À½ÆÄÁõÆø ÀÛ¿ë, ¿ÀüÈ¿°ú(æðï³üùÍý:Seebeck È¿°ú¿Í Peltier È¿°ú µî), Àü±âÀå¹ß±¤(ï³Ñ¨íÞÛ¡ÎÃ), ±¤ÀÚ±â(ÎÃí¸Ñ¨)È¿°ú, Çü±¤(û«ÎÃ)È¿°ú, ±âŸÀÇ ¸öüÇö»ó(bulk effect), ¿¹ÄÁ´ë °Ç È¿°ú(Gunn effect), °íüÇö󽺸¶, Å©¶óÀÌ¿À¼(cryosar:õ±î¸è®ÍÔáܽºÀ§Ä¡áÈí) µî¿¡¼ º¼ ¼ö ÀÖ´Â È¿°ú µî ¸Å¿ì ´Ù¾çÇÑ ¸ð½ÀÀ» º¸¿©ÁØ´Ù.
¹ÝµµÃ¼°¡ ³ªÅ¸³»´Â µ¶Æ¯ÇÑ Çö»óÀÇ ÇϳªÀÎ Á¤·ùÀÛ¿ëÀº ÀÌ°ÍÀ» ±Ý¼Ó°ú Á¢Ã˽ÃÄ×À» ¶§ ³ªÅ¸³´Ù. µÎ °³ÀÇ ±Ý¼ÓÀ» Á¢Ã˽ÃÅ°¸é ±× Á¢ÃËÀ» ÅëÇÏ¿© Àü·ù°¡ È带 ¶§, Àü·ù¿Í Àü¾Ð°úÀÇ °ü°è´Â Àü¾ÐÀÇ ¹æÇâ¿¡´Â °ü°è¾øÀÌ Àü·ùÀÇ Å©±â°¡ Àü¾ÐÀÇ Å©±â¿¡ ºñ·ÊÇÏ¿© ¿ÈÀÇ ¹ýÄ¢¿¡ µû¸¥´Ù.
±×·¯³ª ¾Æ»êȱ¸¸® Ç¥¸é¿¡ ±Ý¼ÓħÀ» ¼¼¿ì°í ±× Á¢Ã˺θ¦ ÅëÇÏ¿© Àü·ù¸¦ È긮¸é °°Àº Àü¾ÐÀÇ Å©±â¿¡¼µµ ¾Æ»êȱ¸¸®¿Í ±Ý¼Óħ »çÀÌ¿¡ Àΰ¡ÇÏ¿© ÁÖ´Â Àü¾ÐÀÇ ¹æÇâ¿¡ µû¶ó À̵é Á¢Ã˺κÐÀ» ÅëÇÏ´Â Àü·ùÀÇ Å©±â¿¡ Å©°Ô Â÷ÀÌ°¡ »ý±ä´Ù. Áï ¾Æ»êȱ¸¸®¿¡¼ ±Ý¼Óħ ÂÊÀ¸·Î´Â Àü·ù°¡ Àß ÅëÇϳª ÀÌ¿Í ¹Ý´ë¹æÇâÀ¸·Î´Â Àü·ù°¡ Àß ÅëÇÏÁö ¾Ê´Â´Ù. ÀÌ¿Í °°ÀÌ Àü·ùÀÇ ¹æÇâ¿¡ µû¶ó Àü·ùÀÇ Å©±â°¡ º¯ÇÏ´Â Çö»óÀ» Á¤·ùÀÛ¿ë(ïÚ×µíÂéÄ)À̶ó ÇÑ´Ù.
±Ý¼Óħ°ú ¹ÝµµÃ¼¸¦ Á¢Ã˽Ãų °æ¿ì ³ªÅ¸³ª´Â Á¤·ùÇö»ó¿¡¼, ¹ÝµµÃ¼¿¡¼ ±Ý¼Ó ÂÊÀ¸·Î Àü·ù°¡ È帣±â ½¬¿îÁö ¶Ç´Â ÀÌ¿Í ¹Ý´ëµÇ´Â ¹æÇâÀ¸·Î Àü·ù°¡ Àß È带 °ÍÀÎÁö°¡ ¹ÝµµÃ¼ÀÇ Á¾·ù¿Í ±Ý¼ÓÀÇ Á¾·ù¿¡ µû¶ó °áÁ¤µÈ´Ù.
ÀÌ Çö»óÀº Á¢ÃË¿¡ ÀÇÇÏ¿© ¹ÝµµÃ¼ ÂÊ¿¡¼ ±Ý¼Ó ÂÊÀ¸·Î ÀüÀÚ°¡ ÀüÀÚÀÇ ¿¡³ÊÁö ºÐÆ÷ Â÷ÀÌ·Î ÀÎÇÏ¿© ¿Å°Ü°¡µç°¡ ¶Ç´Â ¹Ý´ë·Î ±Ý¼Ó ÂÊ¿¡¼ ¹ÝµµÃ¼ ÂÊÀ¸·Î ÀüÀÚ°¡ ¿Å°Ü°¡¼ ÀüüÀûÀ¸·Î ¿Àû ÆòÇü»óÅÂ(æðîÜøÁû¬ßÒ÷¾)°¡ ÀÌ·ç¾îÁö´Âµ¥, ±× °á°ú·Î¼ ¹ÝµµÃ¼ ÂÊÀÇ Á¢Ã˺κп¡ ¸Å¿ì ¾ãÀº °ø°£ÀüÇÏ(ÍöÊàï³ùÃ)ÀÇ ÃþÀÌ Çü¼ºµÇ±â ¶§¹®ÀÎ °ÍÀ¸·Î ¼³¸íµÇ°í ÀÖ´Ù.
ÀÌ¿Í °°Àº Á¤·ùÀÛ¿ëÀº pÇü ¹ÝµµÃ¼¿Í nÇü ¹ÝµµÃ¼¸¦ Á¢Ã˽ÃÄ×À» ¶§ ±×ÀÇ Á¢Ã˺κп¡¼µµ ÇöÀúÇÏ°Ô ³ªÅ¸³´Ù. ÀÌ¿Í °°Àº Á¢Ã˺κÐÀ» ƯÈ÷ Á¢ÇÕÀ̶ó Çϸç, pÇü°ú nÇü ¹ÝµµÃ¼µéÀÇ °æ¿ì p-n Á¢ÇÕÀ̶ó ÇÑ´Ù.
p-n Á¢ÇÕ¿¡¼ Àü·ù°¡ Àß È帣´Â ¹æÇâÀ¸·Î ¿ÜºÎÀü¾ÐÀ» Àΰ¡Çϸé pÇü ¹ÝµµÃ¼·Î ÀüÀÚ°¡ À¯ÀԵǰí, Á¤°øÀº nÇü ¹ÝµµÃ¼ ÂÊÀ¸·Î p-n Á¢ÇպκÐÀ» ÅëÇÏ¿© À¯ÀԵȴÙ. À̵éÀº °¢°¢ ±×µéÀÌ À¯ÀÔµÈ »ó´ë¹æ ¿µ¿ª¿¡¼´Â ¿ÜºÎ Àü¾ÐÀÌ Àΰ¡µÇÁö ¾ÊÀº »óÅÂÀÎ ¿Àû ÆòÇü»óÅÂÀÏ °æ¿ì¿¡´Â ±× ¼ö°¡ ±ØÈ÷ Àû¾î °ÅÀÇ 0¿¡ °¡±î¿î »óŸ¦ ÀÌ·ç°í ÀÖ´Â °ÍµéÀÌ´Ù. ÀÌ¿Í °°Àº °ÍÀ» ¼Ò¼ö ij¸®¾î(minority carrier)¶ó°í ÇÑ´Ù.
Áï, pÇü ÂÊÀ¸·Î À¯ÀÔµÈ ÀüÀÚ´Â ±×°÷¿¡¼´Â ¼Ò¼ö ij¸®¾î°¡ µÇ¸ç, nÇü ÂÊÀ¸·Î À¯ÀÔµÈ Á¤°øÀº ±×°÷¿¡¼ÀÇ ¼Ò¼ö ij¸®¾î°¡ µÈ´Ù. ÀÌ¿¡ ´ëÇÏ¿© pÇüÀ̳ª nÇü ¹ÝµµÃ¼¿¡¼ ÁÖ·Î Àü±âÀüµµ¿¡ ±â¿©Çϴ ij¸®¾î Áï pÇü ÂÊÀÇ Á¤°øÀ̳ª nÇü ÂÊ¿¡ ÀÖ´Â ÀüÀÚµéÀ» ´Ù¼ö(Òýâ¦) ij¸®¾î(majority carrier)¶ó°í ÇÑ´Ù.
µû¶ó¼ p-n Á¢ÇÕ¿¡ ¿ÜºÎÀü¾ÐÀ» Àΰ¡Çϸé pÇü ¹× nÇü ¹ÝµµÃ¼ ¿µ¿ªÀÇ ¼Ò¼ö ij¸®¾îÀÇ ³óµµ°¡ Áõ°¡µÇ¸ç, p-n Á¢ÇÕÀ» ÅëÇؼ´Â »ó´ë¹æ ¿µ¿ªÀ¸·Î ¼Ò¼ö ij¸®¾î°¡ ÁÖÀԵǴ °ÍÀÌ µÈ´Ù. ÀÌ°ÍÀ» ƯÈ÷ (¼Ò¼ö)ij¸®¾îÀÇ ÁÖÀÔÀ̶ó Çϸç, p-n ÁýÇÕÀÇ Á¤·ùÀÛ¿ëÀ̳ª Á¢ÇÕÇü Æ®·£Áö½ºÅÍ µ¿ÀÛÀÇ ±âº»ÀÌ µÈ´Ù. ÀÌ¿Í °°ÀÌ ÁÖÀÔµÈ ¼Ò¼ö ij¸®¾îÀÇ ¼ö¸íÀº 10£6¡10£3ÃÊ Á¤µµ·Î ¸Å¿ì ªÀº °ÍÀ̸ç, ÀÌ ½Ã°£ÀÌ °æ°úµÇ¸é ÀÌµé ¿©ºÐÀ¸·Î ÁÖÀÔµÈ ¼Ò¼ö ij¸®¾îµéÀº ±× °÷¿¡ ÀÖ´Â ´Ù¼ö ij¸®¾îµé°ú °áÇÕµÇ¾î ¼Ò¸êµÇ´Âµ¥, ÀÌ°ÍÀ» ij¸®¾îÀÇ Àç°áÇÕ(î¢Ì¿ùê)À̶ó°í ÇÑ´Ù.
Áï, ÀÌ¿Í °°Àº Àç°áÇÕÀ¸·Î °úÀ×µÈ ¼Ò¼ö ij¸®¾î°¡ ¼Ò¸êµÊÀ¸·Î½á °¢ ¹ÝµµÃ¼ ¿µ¿ª ³»ÀÇ Ä³¸®¾îµéÀº ±×µéÀÇ ¿Âµµ¿¡ µû¶ó °áÁ¤µÇ´Â ÀÏÁ¤¼öÀÇ ³óµµ¸¦ À¯ÁöÇÏ°Ô µÈ´Ù. ÀÌ°ÍÀ» ¿Àû ÆòÇü»óŶó°í ÇÑ´Ù.
Á¢ÇպκÐÀ» ÅëÇÏ¿© °è¼Ó ¼Ò¼ö ij¸®¾îÀÇ ÁÖÀÔÀÌ ÀÌ·ç¾îÁö¸é °úÀ×µÈ ¼Ò¼ö ij¸®¾î°¡ ÀÖ´Â µ¿¾È ±× ºÎºÐÀÇ Àü±âÀúÇ×Àº °¨¼ÒµÈ´Ù. ÀÌ ¼Ò¼ö ij¸®¾îÀÇ ÁÖÀÔ¿¡ ÀÇÇÑ Àü±âÀúÇ×ÀÇ º¯µ¿ Áï Àü±âÀúÇ×ÀÇ º¯Á¶(ܨðà)¸¦ ÀÌ¿ëÇÑ °ÍÀÌ ¹ÙÀÌÆú·¯ Á¢ÇÕ Æ®·£Áö½ºÅÍ(bipolar junction transistor)ÀÌ´Ù. ÀÌ¿Í °°ÀÌ ¿Àû ÆòÇü»óÅ¿¡¼ ÀÌÅ»µÈ ij¸®¾îÀÇ ³óµµ ºÐÆ÷»óŸ¦ ½±°Ô ¸¸µé¾î ³¾ ¼ö ÀÖ´Â °ÍÀÌ ¶Ç ´Ù¸¥ Ư¼ºÀÌ´Ù.
¹ÝµµÃ¼¿¡ °ÇÑ Àü±âÀåÀ» ¿ÜºÎ·ÎºÎÅÍ Àΰ¡ÇÏ¿© ÁÖ¸é, °¡¼Ó¿¡ ÀÇÇÏ¿© ±× ¼ÓÀÇ ÀüÀÚÀÇ Æò±Õ¿îµ¿¿¡³ÊÁö(À¯È¿¿Âµµ)¸¦ ¿ÜºÎ Àü±âÀåÀÇ Àΰ¡¾øÀÌ ÀÏÁ¤ÇÑ ¿Âµµ·Î ¹ÝµµÃ¼¸¦ À¯ÁöÇÏ¿´À» ¶§ Áï, ¿Àû ÆòÇü»óÅ¿¡ ÀÖÀ» °æ¿ìÀÇ ÀüÀÚÀÇ Æò±Õ¿îµ¿¿¡³ÊÁöº¸´Ù Å©°Ô Áõ°¡½ÃÄÑ ÁÙ ¼ö ÀÖ´Ù.
ÀÌó·³ ¿Àû ÆòÇü»óÅ¿¡ ÀÖÀ» ¶§º¸´Ù Å« ¿îµ¿¿¡³ÊÁö »óÅ¿¡ ÀÖ´Â ÀüÀÚ¸¦ ¡®¶ß°Å¿î ÀüÀÚ(hot electron)¡¯¶ó°í Çϸç, ÀÌ¿Í °°Àº Çö»óÀº ¸¶ÀÌÅ©·ÎÆÄ(ÃÊ´ÜÆÄ)ÀÇ Àü±âÀû Áøµ¿À» ÀÏÀ¸Å°´Â ¸¶ÀÌÅ©·ÎÆÄ ¹ßÁø¼ÒÀÚÀÎ °Ç(Gunn) ´ÙÀÌ¿Àµå µî¿¡ ÀÌ¿ëµÇ°í ÀÖ´Ù. ÀÌµé ¶ß°Å¿î ÀüÀÚµéÀº Æ÷³í(phonon:À½Çâ¾çÀÚ)À̳ª °íü Çö󽺸¶¿Í °áÇÕÇÏ¿© ºÒ¾ÈÁ¤Çö»óÀ» ÀÏÀ¸Å°´Âµ¥, ÀÌ¿Í °°Àº Çö»óÀº ¿©·¯ °¡Áö ¹ÝµµÃ¼ ´Éµ¿¼ÒÀÚ¿¡ ÀÌ¿ëµÈ´Ù.
°¡ÀüÀڴ뿪¿¡ ÀÖ´Â ÀüÀÚ¸¦ ¿¿¡³ÊÁö ´ë½Å ºû¿¡³ÊÁö¸¦ ÁÖ¾î¼ Áï, ºûÀ» Á¶»ç(ðÎÞÒ)ÇÏ¿© Àüµµ´ë¿ª±îÁö À̲ø¾î ¿Ã¸± ¼ö Àִµ¥, À̶§ ÇÊ¿äÇÑ ºûÀÇ ±¤·®ÀÚ(ÎÃÕáí) ¿¡³ÊÁö´Â ¹ÝµµÃ¼ÀÇ Àüµµ´ë¿ª°ú °¡ÀüÀڴ뿪 »çÀÌÀÇ ±ÝÁö¿µ¿ª Æø¿¡ »ó´çÇÏ´Â ¿¡³ÊÁöº¸´Ù Ä¿¾ß ÇÑ´Ù.
¹°¸®ÇÐÀÇ ¾çÀÚ·Ð(ÕáíÖå)¿¡ ÀÇÇϸé, ºûÀ» ÀÌ·ç´Â ±¤·®ÀÚ°¡ Áö´Ï°í ÀÖ´Â ¿¡³ÊÁö´Â ±×ÀÇ Áøµ¿¼ö¿¡ ºñ·ÊÇϸç ÆÄÀå¿¡ ¹Ýºñ·ÊÇÑ´Ù. µû¶ó¼ °¡ÀüÀڴ뿪ÀÇ ÀüÀÚ¸¦ µé¶ß°Ô ÇÏ·Á¸é ÀÏÁ¤ÇÑ ÆÄÀ庸´Ù ªÀº ÆÄÀåÀÇ ºûÀ» ÂؾîÁÖ¾î¾ß ÇÑ´Ù. ÀÌ ÇÑ°èÆÄÀåÀº ±ÝÁö¿µ¿ªÀÇ Æø Áï, ¿¡³ÊÁö °¸(gap)ÀÌ Å¬¼ö·Ï ª´Ù.
Àý¿¬Ã¼ÀÎ ´ÙÀ̾ƸóµåÀÇ °æ¿ì´Â Àڿܼ±ÀÌ ÇÊ¿äÇÏÁö¸¸ ±Ô¼Ò³ª °Ô¸£¸¶´½ µîÀÇ ¹ÝµµÃ¼¿¡¼´Â ºñ±³Àû ÆÄÀåÀÌ ±ä ±ÙÀû¿Ü¼±(ÐÎîåèâàÊ)ÀÇ ºûÀÌ¸é µÈ´Ù. ºûÀÇ ÆÄÀåÀÌ ÀÌ ÇÑ°èÆÄÀ庸´Ù ±æ¸é ±× ºûÀº ¹ÝµµÃ¼¿¡ Èí¼öµÇÁö ¾Ê°í Åõ°úµÈ´Ù. ÇÑ°èÆÄÀ庸´Ù ª°Ô µÇ¸é ±× ºûÀ» ÀÌ·ç´Â ±¤·®ÀÚÀÇ ¿¡³ÊÁö´Â °¡ÀüÀڴ뿪ÀÇ ÀüÀÚ Áï °¡ÀüÀÚ(ʤï³í)¸¦ µé¶ß°Ô Çϴµ¥ ÀÌ¿ëµÇ¾î ¹ÝµµÃ¼¿¡ Èí¼öµÈ´Ù.
±¤·®ÀÚ¸¦ Èí¼öÇÏ¿© Àüµµ´ë¿ªÀ¸·Î »ó½ÂµÈ ÀüÀÚ¿Í ±× µÚ¿¡ °¡ÀüÀڴ뿪¿¡ ³²Àº Á¤°øÀº ¹ÝµµÃ¼ ¿ÜºÎ·ÎºÎÅÍ Àü±âÀåÀÌ Àΰ¡µÇ¸é ¹ÝµµÃ¼ ³»ºÎ¸¦ À̵¿ÇÒ ¼ö ÀÖ¾î ±×ÀÇ Àü±âÀüµµ¼ºÀÌ Áõ°¡µÈ´Ù. ÀÌ°ÍÀÌ ±¤Àüµµ(ÎÃï³Óô) È¿°úÀÌ´Ù.
ºûÀÇ ÆÄÀåÀÌ ÇÑ°èÆÄÀ庸´Ù Á¶±Ý ª°Ô µÇ¸é ºûÀº °ÇÏ°Ô Èí¼öµÇ±â ¶§¹®¿¡ Àü±âÀüµµ¼ºÀÌ Áõ°¡µÇ´Â ºÎºÐÀº ¹ÝµµÃ¼ÀÇ ±ØÈ÷ Ç¥¸é¿¡ °¡±î¿î ºÎºÐ¸¸À¸·Î ÇÑÁ¤µÈ´Ù. µû¶ó¼ ¹ÝµµÃ¼ Àüü¿¡ À̸£·¯ Àü±âÀüµµ¼ºÀÇ Áõ°¡¸¦ °¡Á®¿À°Ô ÇÏ·Á¸é ÇÑ°èÆÄÀå¿¡ ¸Å¿ì Á¢±ÙµÈ ÆÄÀåÀÇ ºûÀ» Á¶»çÇÏ¿©¾ß ÇÑ´Ù.
¹ÝµµÃ¼¿¡´Â ±¤ÀüµµÈ¿°ú ÀÌ¿Ü¿¡µµ ºûÀÇ Á¶»ç·Î Àü¾ÐÀ» ¹ß»ýÇÏ´Â ±¤±âÀü·Â È¿°ú(ÎÃÑÃï³ÕôüùÍý)°¡ Àִµ¥, ÀÌ°ÍÀ» ÀÌ¿ëÇÏ¸é ¹Ì¾àÇÑ ºûÀ» °¨ÁöÇÒ ¼öµµ ÀÖ°í žçÀüÁö³ª ±âŸÀÇ ±¤ÀüÁö¸¦ ¸¸µé ¼ö ÀÖ´Ù. ÀΰøÀ§¼º¿¡ ÀûÀçÇÑ Å¾çÀüÁö, º®Áö(Ûøò¢) µî¿¡¼ ¾²ÀÌ´Â ¹ßÀü¿ë žçÀüÁö µî¿¡´Â ±Ô¼Ò³ª ºñ¼ÒÈ°¥·ý(GaAs) µîÀ» ÀÌ¿ëÇÑ p-n Á¢ÇÕÇü ´ÙÀÌ¿Àµå µîÀÌ ¾²ÀδÙ.
¹ÝµµÃ¼ ¼Ó¿¡ Á¸ÀçÇÏ´Â ÀüÀÚ¿Í Á¤°øÀÌ °áÇÕÇÏ¿© ¼Ò¸êµÉ °æ¿ì ±×ÀÇ °úÀ×µÈ ¿¡³ÊÁö¿¡ ºñ·ÊÇÏ´Â ÆÄÀåÀÇ ºûÀ» ¹æÃâÇÏ°Ô µÇ¹Ç·Î, ¹ÝµµÃ¼´Â ¹ß±¤¼ÒÀڷεµ ¾µ ¼ö ÀÖ´Ù. ÀÌ¿Í °°Àº È¿°ú´Â ÀüÀÚ½Ä Å¹»ó°è»ê±âÀÇ Ç¥½ÃÀåÄ¡, ¿¹ÄÁ´ë ¹ß±¤ ´ÙÀÌ¿Àµå(LED)¿¡ ÀÀ¿ëµÇ±âµµ ÇÏ°í, ¶Ç ÇÑ º¯ÀÌ 1 mmº¸´Ù ÀÛÀº »ç°¢ÇüÀÇ ¹ÝµµÃ¼ ·¹ÀÌÀú¸¦ ¸¸µå´Â µ¥ ÀÌ¿ëÇϱ⵵ ÇÑ´Ù.
Áö±Ýµµ »õ·Î¿î ¹ÝµµÃ¼ Àç·á¿Í Çö»óµéÀÌ °è¼Ó °³¹ßµÇ°í ÀÖÀ¸¸ç, Æ®·£Áö½ºÅÍ¡¤´ÙÀÌ¿Àµå¡¤ÁýÀûȸ·Î¼ÒÀÚ¡¤ÅÚ·¹ºñÀü¼ö»ó°üÀÇ Çü±¤¸·¡¤¿ÀüÀÚ ¹æÃâü¡¤ÀüÀÚ½Ä Ä«¸Þ¶ó µî ÷´Ü ÀüÀÚ»ê¾÷ ºÎ¹®¿¡ ¸Å¿ì ±¤¹üÇÏ°Ô ÀÀ¿ëµÇ°í ÀÖ´Ù.
|