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4.1.0 PN 접합의 기본 이론 > PN 접합은 P type 반도체와 N type 반도체를 붙인 것이다. > P, N type 반도체 간의 캐리어 농도차이로 인해 접합 후 확산이 이루어지게 된다. > 접합부분에 전자와 정공이 Recombination되어 캐리어가 거의 없는 공핍층(Depletion Layer)가 만들어진다. > 공핍층에는 이온들의 전하 차이로인해 내부 전압이 생기게되고 PN 방향의 반대로 형성된다. > PN 방향(정방향)으로 내부 전압보다 높은 전압이 가해지면 전류가 흐른다. > 반대로 NP(반대방향)으로 전압이 가해지면 공핍층이 커지고 내부 전압이 커지면서 전류가 흐르지 못하게 된다. > PN 접합은 전류가 PN 방향으로만 흐르는 정류 특성을 가지며 이러한 소자를 다이오드(Diode)..

2.8.1 준 페르미 레벨 (Quasi Fermi Level) > np ≠ ni^2 이면 반도체는 열 평형상태에 있지 않다. > 전자와 정공은 서로 평형 상태가 아니다. > 과잉 캐리어가 많거나 적어서 재결합 비율과 생성 비율이 달라지는 상태이다. > 열 평형상태가 아니면 유용한 Mass Action Law (np = ni^2)를 사용할 수 없고 > 단 하나의 페르미 레벨을 갖지 않게 된다. > 준 페르미 레벨(Efn, Efp) 도입하면 해결할 수 있다. > 전자와 정공이 평형상태가 아니어도 각각의 평형상태에 있을 수 있다. > 전자와 정공 각각의 페르미 레벨을 Efn, Efp라고 표현한다. > 전자와 정공이 열 평형상태에 있다면 Efn = Efp이다. > 아래 식들을 통해 평형사애의 관계식을 활용할 수..

1.8.1 전자와 정공의 농도 > 전자의 농도를 구하려면 전자가 있을 확률 (Fermi-Dirac 확률 분포)에 전자가 있을 모든 경우의 수 (Density Of State)를 곱에 에너지 범위만큼 적분하면 된다. > 정공은 1 - 전자가 있을 확률에서 전자와 똑같이 Density Of State 곱하고 에너지 대역 만큼 적분하면 된다. > 전자는 Ec~무한대 까지 적분, 정공은 가전자 대역 바닥~Ev까지의 적분하면 된다. > 적분해서 구하면 Nc * exp, Nv * exp 값으로 얻어지는데 Nc, Nv를 유효 상태 밀도 (Effective Density of States) 한다. > 유효 상태 밀도의 의미는 E=Ec 일 때의 전자의 농도, E=Ev 일 때의 정공의 농도를 뜻 한다. > Si의 Nc, ..

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..