전공/물리전자30 [물리전자] 접합 확산전류(Minority Carrier Distribution) (2) 이전에 유도했던 식을 토대로 이어서 식을 유도해 보자. 이전에 설명했듯이 중성영역에는 캐리어들이 존재하지 않는다고 했었다. 따라서 각각의 minority 캐리어들은 양쪽으로 뻗어나가는 확산형태가 될 것이라고 예상가능하다. 이때 중성영역의 양쪽 끝 부분에서의 캐리어 농도가 가장 높을 것이라고 예상할 수 있다. 왜냐하면 중성영역에서 멀어질수록 마이너리티 캐리어는 더 작아지기 때문이다. 다시 말해 각 영역에서 거리가 가장 가까울수록 확산되는 캐리어들이 매우 많고, 농도가 더 높기 때문이다. 이 확산의 식을 구하기 위해서는 우리가 이전에 배웠던 앰바이폴라 전송방정식을 사용해야한다. 우선 n영역에서 먼저 생각해보자. 위와 같이 전송방정식이 세워지는데 우리는 몇 가지 가정을 했기 때문에 방정식에서 소거되는 항이 많.. 2023. 2. 23. [물리전자] 접합 확산전류(Minority Carrier Distribution) 이전에 설명했던 내용은 순방향 전압에 대해서 설명했었는데, 순방향 전압이 걸리게 되면 퍼텐셜장벽이 낮아져서 캐리어들이 확산할 수 있게 되어 전류가 흐를 수 있는 환경이 만들어진다고 설명했었다. 이번에는 그 전류가 얼마나 흐르는지 직접 확인해 보자. 위와 같이 순방향전압이 걸려있으면 퍼텐셜 장벽이 낮아져서 양쪽에 존재하는 캐리어들이 확산할 수 있는 가능성이 커진다. 따라서 전류가 흐를 수 있게 된다. 이 전류의 근원은 캐리어의 확산원리에 의해서 전류가 흐르는 것이며 이 확산의 원리를 이용해서 전류가 얼마나 흐르는지 계산할 수 있다. 전류계산을 위해서는 몇 가지 가정이 필요한데, 이 가정을 한번 살펴보자. #몇 가지 가정들 전류를 구하기 위해서는 위와 같은 가정이 필수적으로 필요하다. 쉽게 말하자면 이상적인.. 2023. 2. 23. [물리전자] 순방향전압(Forward Vias) 저번에는 역방향전압이 걸리는 상황에 대해서 알아보았다. 이번에는 반도체 pn접합에 순방향 전압이 걸리는 상황을 한번 알아보자. 순방향 전압은 p에 +전극, n에 -전극이 걸리는 전압을 말한다. 이전에 배웠던 역방향전압은 캐리어의 확산을 방해하는 전기장의 세기를 더 커지게 하는 전압이라고 설명했었다. 이번에 걸리는 순방향전압은 이와 반대되는 특성을 가진다. 순방향전압은 확산을 도와주는 전기장이 형성된다. 즉, 중성영역에 형성되어 있는 확산을 방해하는 전기장에 반대되는 순방향 전기장이 형성되어서 확산을 방해하는 전기장의 세기를 보다 약하게 만들어주는 역할을 하게 된다. 따라서 중성영역에서 걸리는 확산을 방해하는 전기장이 약해지게 된다. 역방향전압의 가장 큰 특징은 반도체에 전류가 흐를 수 있다는 것이다. 밴.. 2023. 2. 22. [물리전자] 역방향전압(Reverse Vias) 지금까지는 반도체의 평형상태인 상황을 가정해서 해석해 보았다. 하지만 실제로는 평형상태인 반도체는 전자소자로서 의미가 없다. 전자소자로 사용되기 위해서는 전류가 필수적으로 흘러야 하는데, 전류가 흐른다는 것은 더 이상 평형상태가 아님을 의미한다. 따라서 평형상태가 아닌 반도체의 성질을 알아야 할 필요성이 있다. 특히 이번에는 반도체 pn접합상태에서 역방향 전압이 걸려있는 상황을 한번 생각해 보자. 위와 같이 p 쪽에 - n 쪽에 +전압이 걸려있는 상황을 역방향 전압이 걸려있다고 말한다. 이전에 설명했던 중성영역에서 전기장은 n에서 p방향이라고 했던 것을 기억하는가? 이 역방향전압에 의한 전기장 역시 마찬가지로 n에서 p방향으로 걸리게 된다. 이 역방향 전압은 중성영역의 전기장과 마찬가지로 같은 방향이기 .. 2023. 2. 21. [물리전자] PN 접합 (PN junction) (2) 저번에는 중성영역에서 빌트인 볼티지를 구했고 어떻게 밴드를 형성하는지 알아보았다. 이번에는 중성영역의 전하들에 의해서 생기는 전기장을 직접 유도해 보고 유도된 전기장이 어떤 전위를 유도하는지 알아보자. #전기장의 유도 저번에 설명했듯이 중성영역에는 전하가 존재하고 양쪽으로 분극된 전하들에 의해서 전기장이 생겨서 드리프트전류와 확산전류가 상쇄되어서 중성상태가 유지된다고 설명하였다. 이번에는 보다 정확한 전하의 분포를 그래프로 한번 살펴보자. 위와 같이 전하가 p영역과 n영역에 일정하게 분포해 있다고 가정하자. 실제로는 위와 같이 이상적으로 분포해 있지는 않지만 전기장을 유도하기 위해서 이상적인 분포를 가정해 보자. 전기장의 유도는 포아송 방정식을 이용해서 전기장을 유도한다. 전하를 미리 가정했기 때문에 포.. 2023. 2. 21. [물리전자] PN 접합 (PN junction) (1) 드디어 물리전자의 꽃 pn접합을 설명할 차례가 온 것 같다. pn접합은 물리전자에서 가장 중요한 파트이고 지금까지 배웠던 개념이 pn접합을 배우기 위해서 배웠던 개념이라고 해도 과언이 아닐 정도이다. pn접합은 가장 간단하게 설명하자면 말 그대로 p형반도체와 n형반도체를 접합시킨 것이다. 접합시키는 이유는 전류적인 이득을 취할 때 접합시켜서 회로에 사용할 때도 있고, 반도체의 특성을 최대한으로 끌어내기 위해서 접합시키는 경우도 있다. 이제 접합의 기본적인 해석을 해보자. #pn접합의 기본적인 해석 위와같이 pn접합이 존재한다고 가정하면 도핑의 분포는 그래프처럼 step처럼 경계면을 기준으로 변할 것이다.(step junction이라 가정했을 때) 그러면 x=0 경계면을 기준으로 왼쪽은 홀이 더 많이 분포.. 2023. 2. 20. 이전 1 2 3 4 5 다음
