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전공91

[물리전자] 상태밀도함수(Density of state function) 지금까지는 에너지밴드의 정의와 밴드가 어떻게 형성되는지 알아보았다. 하지만 여전히 밴드 내에서 전자가 어떻게 움직이고 어떤 역학을 형성하는지 알지 못한다. 우리는 반도체소자의 전류-전압특성과 전자의 이동에 관심이 있기 때문에 형성한 밴드 내에서 전자가 어떻게 움직이고 형성하는지를 알아내는 것이 최종목표이다. 따라서 이번에는 캐리어의 움직임과 농도를 파악하기 위한 상태밀도함수에 대해서 한번 알아보자. 상태밀도함수란 말그대로 상태밀도를 함수로 나타낸 것이다. 한상태에는 하나의 전자가 위치할 수 있으며 전자가 위치할 수 있는 자리밀도를 함수로 쉽게 나타낸 것이라고 생각하면 될 것이다. #상태밀도함수 유도 먼저 3차원전위우물을 가정해서 슈뢰딩거 파동방정식에 주어진 함수를 대입해서 방정식을 푼다. 마찬가지로 3차.. 2023. 1. 31.
[회로이론] 연산증폭기(op amp) 이번에는 연산증폭기에 대해서 알아보자. 연산증폭기는 입력단자 간의 전위차보다 매우 큰 출력전압을 출력한다는 것에서 사용의미가 있다. 특히 어떤 출력을 증폭시키거나 신호를 증폭시킬 때(gain을 만들어주는 역할) 매우 많이 사용되는 소자 중 하나이다. 회로설계분야에서 많이 사용되는 소자이므로 이 소자에 대해서 기본적인 특성에 대한 해석을 알아야 할 필요성이 있다. 위와 같이 입/출력 단자가 존재하고 연결된다. 일반적으로 입력단자 2개 전압공급 2 단자 출력 1 단자로 구성된다. 입력에 대한 출력전압 그래프를 살펴보자. 그래프상에서 (-Vcc/A)~(Vcc/A) 영역에서 선형영역으로 동작하는 것을 주목하자. 실제적으로 vp-vn이 매우 작을때 연산증폭기 소자는 선형영역에서 동작하는것을 관찰할 수 있고 이 영.. 2023. 1. 30.
[회로이론] 테브냉 등가회로(Thevenin equivalent circuit) 이번에는 회로 단순화 기법 중에 가장 중요한 테브냉 등가회로에 대해서 한번 알아보자. 테브냉 등가회로는 회로 단순화 기법이고 회로전체에 대한 해석보다 한 단자에 대해서 해석을 할 때 유용하게 사용되는 기법이다. 특히 복잡한 회로구성을 전압원과 저항이 직렬로 연결된 단순회로로 바꿀 수 있다는 점에서 의미가 있다. 먼저 기본적으로 사용되는 개념부터 알아보자. #회로의 단락과 개방(Short/Open) -Short(단락) 회로의 단락은 어떤 소자(저항)없이 단순하게 선으로만 연결되어 있는 상태를 단락상태라고 정의한다. 이때 단락된 지점의 모든 부분은 전위가 동일하기 때문에 전압강하가 존재하지 않는다.(소자가 존재하지 않으므로) 따라서 단락 부분의 전위차는 0이다. 하지만 단락 된 부분에서 도선이 연결되어 있기.. 2023. 1. 30.
[물리전자] The K-space Diagram (2) 이전에 소개했던 square wave형태인 전위 함수에 각영역에 따라서 슈뢰딩거 파동방정식에 적용하면 다음과 같다. 주기적인 결정은 가진 원자구조에서의 파동함수는 주기성을 가진다는 블로흐의 정리를 이용해서 파동함수의 기본적인 형태를 정의하고 파동방정식에 대입해 보자. 특히 3차원 파동방정식에서 1차원 파동방정식으로 차원을 낮출필요가있다. 1 영역에서는 v=0이므로 슈뢰딩거 파동방정식이 간단한 형태로 바뀌게 된다. 따라서 2계 미분방정식의 형태로 나오게 되며 특성방정식을 통해서 일반해를 결정한다. 하지만 2 영역에서는 v가 0이 아니기 때문에 좀 더 복잡한 식의 형태를 가진다. 두 상황에서 모두 일반해를 결정하고 경계조건을 적용해서 해를 결정할수 있다. 따라서 경계조건을 적용한 식에 좀더 해결가능한 식으로.. 2023. 1. 28.
[회로이론] 망전류해석법(Mesh-Current method) 망전류해석법 역시 복잡한 회로를 해석하는데 많이 사용되는 방법이다. 노드-볼티지 방법을 적용하는 회로와 다른 형태로 된 회로를 해석하는 데 사용되는 방법이며 노드-볼티지 방법과 세트로 알아두어야 하는 방법이다. 먼저 기본적인 개념과 용어를 알아보자. -망(Mesh) 메쉬의 개념을 알기전에 루프(loop)의 개념을 먼저 알아야 될 필요가 있다. 루프는 회로에서 만들 수 있는 어떤 고리를 뜻한다. 정확하게는 시작점과 끝점이 이어져있는 폐곡선을 회로에서 루프라고 한다. 이는 다시 말하면 시작점과 끝점을 구분할 수 없다는 것과 같은 말이다. 위 회로를 한번 보자. 회로에서 총 3개의 루프를 만들수있다. 이때 메쉬의 개념은 루프 중에서 가장 작은 단위를 메쉬라고 한다. 즉 전류가 흘러서 돌아오는 길중에서 가장 작.. 2023. 1. 27.
[회로이론] 마디해석법(Node-Voltage method) 마디해석법은 복잡한 회로를 해석하는 데에 많이 사용되는 방법 중 하나이고 가장 기본적으로 알고 있어야 하는 방법이다. 특히 직관적으로 전류와 전압의 방향과 값을 결정할 수 없을 때 유용하게 사용되는 방법이다. 마디해석법을 알아보기 전에 다양한 용어와 기본적인 법칙을 먼저 알아보자. -노드(Node) 먼저 노드의개념을 한번 알아보자. 노드는 둘 또는 더 많은 회로소자가 만나는 점을 노드라고 한다. 말로는 선뜻 이해하기가 어려울 것이다. 한번 직접 적용해 보자. 위 회로를 한번 해석해 보자. 같은 색깔로 된 부분은 모두 같은 노드이다. 모두 만나는 점이 다르므로 노드가 다른 노드라고 생각할 수도 있다. 하지만 직접회로를 연결해 보면 결국은 모두 한 점에서 만나기 때문에 모두 같은 노드라고 볼 수 있다. 노드.. 2023. 1. 27.

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