DWD 반도체 이야기

1.7.1 열적 평형 상태 > 전자가 있을 확률을 이해하기 전에 열적 평형에 대한 개념이 필요하다. > 진동 탁자 위에 모레가 쌓인 접시가 있다고 해보자. > 탁자가 진동하면 모레도 진동하면서 고르게 펴지고 평탄한 표면이 만들어진다. > 이 표면 상태는 외부로 받은 선동(agitation)으로 부터 최소 에너지 상태이며 평형 상태라고 한다. > 전자가 존재할 확률은 페르미-디락 분포로 구할 수 있다. 1.7.2 페르미 레벨 > 페르미-디락 분포의 f(E)는 E 상태가 전자에 의해 점유될 확률이다. > E가 충분히 큰 값을 가진다면 (E-Ef >> kT, Ef : fermi level, k : Boltzmann 상수, T : Temperature) > 그 상태가 전자에 의해 점유될 확률 은 E가 증가할수록..

1.6 상태 밀도 > 전자, 정공의 농도를 알기 위해서 상태 밀도라는 개념이 등장한다. > 전자는 불확실성의 원리로 인해 에너지와 위치를 동시에 알 수 없어 확률로 계산한다. > 확률에 모든 경우의 수를 곱하면 원하는 경우의 수가 나오는 것처럼 전자가 있을 수 있는 모든 경우의 수에 확률 곱하면 농도를 구할 수 있다. > 이 때 전자가 있을 모든 경우의 수를 상태 밀도(Density of State)라고 생각하면 쉽다. > 하나의 상태는 파울리 베타 법칙에 의해 하나의 전자가 존재하거나 존재하지 않거나 한다. > 상태 밀도를 구하는 방법은 (에너지 범위 내 상태의 수 / 에너지 x 부피)이다. > 상태 밀도는 Conduction Band의 Dc 와 Valence Band의 Dv가 있다. > Dc, Dv는..

1.5.1 전자 및 정공 > 전자(electron)는 Valence Band에 거의 전자들로 채워져 있다. > 전자를 Valence Band에 있는 전자가 아닌 전도가 되는 전자로 가정한다. > 정공(hole)은 Valence Band에 있는 전자의 빈자리이다. > 전자는 -q, 정공은 +q 전하를 운반한다. > EBD(Energy Band Diagram)에선 높은 위치는 전자의 높은 에너지를 의미한다. > 전도되는 전자의 최소 에너지는 Ec이며 Ec보다 큰 모든 에너지는 전자의 운동 에너지가 된다. > 이 운동 에너지는 전자를 전기장 내에서 가속되게하고 결정 내 격자들이나 결함들과 충돌하면서 에너지를 잃을 수 있다. > 정공은 위치가 낮을수록 에너지가 높다. > Ev가 정공의 최소 에너지이다. 1.5...

1.4.1 도체, 반도체, 절연체 (Conductor, Semiconductor, Insulator) > EBD(Energy Band Diagram)을 활용하여 반도체, 절연체 그리고 도체 차이점을 이해할 수 있다. > Eg는 Ec와 Ev르 분리시키는 에너지이다. > 절연체는 Eg가 매우 커서 Ev에 있는 전자들이 Ec로 넘어가지 못해서 전류 전도에 기여를 못 한다. > Eg가 4eV 이상 정도를 절연체라고 하는데 명확하게 정해진건 없다. > 6eV 이상인 다이아몬드도 반도체 특성을 보이기 때문. > 반도체는 Eg가 적당해서 적당한 에너지를 가해주면 절연체도 될 수 있고 도체도 될 수 있다. > 도체는 Eg가 아주 작고 Ec에 전자가 어느 정도 채워진 경우이다. 1.4 Conductors, Semicon..