반도체 물리

n형 실리콘을 극저온까지 냉각했을 때 캐리어 밀도가 크게 감소하는 이유로 올바른 것은?

  1. A온도가 내려가면 불순물의 수가 줄어들기 때문에
  2. B저온에서는 이동도가 0이 되기 때문에
  3. C열에너지가 부족하여 도너에서 전자가 전도대로 여기되지 않게 되기 때문에(캐리어 동결)
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정답: C. 열에너지가 부족하여 도너에서 전자가 전도대로 여기되지 않게 되기 때문에(캐리어 동결)

도너 준위는 얕다고 해도 전자를 전도대로 내보내려면 약간의 열에너지가 필요합니다. 실리콘에서는 대략 100 K 이하에서 열이 부족해져 전자가 도너에 구속된 채로 남게 되고 캐리어 밀도가 급감합니다(프리즈 아웃). 반대로 고온에서는 진성 캐리어가 도너 농도를 웃돌아 불순물로 도전형을 정할 수 없게 됩니다. 그 사이의, 캐리어 밀도가 거의 도너 농도로 일정한 범위가 소자가 사용되는 온도 영역입니다.

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