1.10 극고온과 극저온에서의 캐리어 농도 (Carrier Concentration at Extremely High and Low Temperatures)

1.10 극고온과 극저온에서의 캐리어 농도

 

 > 매우 높은 온도에서 ni는 큰 값이 되고 도핑된 케리어 농도보다 더 많아지게 된다. 

 

 > 도핑으로 케리어 농도를 조절할 수 없게 되고 열 에너지에 의해 생기는 정공, 전자에 의해서만 케리어 농도가 조절 된다. 

 

 > 매우 높은 온도에서 반도체는 도핑을 했음에도 불구하고 진성인 Intrinsic된다. 

 

> 매우 낮은 온도에선 Fermi Level Ef가 Ed보다 올라가게 되면서 Donor 원자들이 이온화 되지 않는 상태로 남아 있는다. 

 

> Dopant에 의한 추가 전자가 Donor원자에 붙어있어서 캐리어 역할을 하지 않느다.

 

> 이를 동결(freeze out)이라고 부른다. 

 

그림 1. 온도에 따른 N type 반도체의 캐리어 농도 변화

 1.10 Carrier Concentration at Extremely High and Low Temperatures

 > At very high temperatures, ni becomes a large value, exceeding the concentration of doped carriers.

 > The carrier concentration becomes controlled solely by thermally generated holes and electrons, making it impossible to adjust carrier concentration through doping.

 

 > Even with doping, at extremely high temperatures, the semiconductor remains intrinsic.

 

 > At very low temperatures, when the Fermi level (Ef) rises above Ed, donor atoms remain in an ionized state.

 

 > Additional electrons introduced by dopants remain attached to donor atoms and do not function as carriers.

 

 > This phenomenon is referred to as "freeze out."

 

 

Figure 1. 온도에 따른 N type 반도체의 캐리어 농도 변화

 

Reference 

-. Chenming Calvin Hu, Modern Semiconductor Devices for Integrated Circuits, PEARSON(2013)