DWD

2.4.1 에너지 밴드 디이어그램 > 반도체 물체를 가로질러 전압을 가하면 EBD(Energy Band Diagram)는 변한다. > 전압이 가해지면 양의 전하의 위치 에너지를 증가시키고 음의 전하의 위치 에너지를 감소시킨다. > 전류는 에너지가 높은 곳에서 낮은곳으로 흐른다. 즉 정공은 에너지가 높은 곳에서 낮은 곳으로 전자는 낮은 곳에서 높은 곳으로 이동한다. > EBD는 전자 기준으로 그려진것이기 때문에 전압이 가해지면 Ec와 Ev는 내려간다. > 그림 1. 처럼 Ec, Ev는 전압이 낮은 곳일수록 위로 올라가고 높은 곳일수록 낮게 내려간다. > 전자는 EBD에서 돌과 같이 굴러가고 정공은 거품처럼 올라온다. 2.4.1 Energy Band Diagram > Applying a voltage to ..

2.3.1 확산 전류 (Diffusion Current) > 전류의 성분 중 드리프트 말고 확산 전류가 있다. > 확산(Diffusion)은 높은 입자 농도 지점에서 낮은 지점으로 이동하는 현상이다. > 확산에 의해 입자가 이동되는 비율은 농도 기울기에 비례한다. > 반도체 내에 캐리어의 농도가 균일하지 않으면 확산이 발생하고 캐리어 농도 차이의 기울기에 비례하게 된다. > 이를 수식화하면 식 1과 같다. > q는 전하량 1.6x10^-19 C 이다. > Dn, Dp는 전자, 정공의 확산 상수이다. 자세한건 2.5절에서 설명하도록 하겠다. > 확산 상수가 클수록 확산은 빠르다. > 정공의 확산 전류의 값이 (-) 음의 부호인 이유는 농도가 감소 (-)하는 방향으로 전류가 흐르기 때문이다. > 전자와 전류..

2.2.1 Mobility > 열 에너지에 의한 캐리어는 충돌과 산란으로 인해 평균 속도는 0이다. (전류가 흐르지 않는다) > 전기장이 반도체에 가해지면 평균 속도가 0이 아니다. (전류가 흐른다) > 전기장에 의해서 캐리어가 움직이는 속도를 드리프트 속도(Drift Velocity)라고 한다. > 드리프트 속도를 구하는 방법은 전기장에 의해 발생하는 운동량 (qE * t)과 전체 드리프트 운동량 (mv) 관계식을 통해 구할 수 있다. > t는 캐리어가 충돌하느 평균 자유 시간이고 m 은 캐리어의 mass 이다. > μ는 캐리어의 모빌리티(Mobility)를 뜻하며 이동도를 의미한다. > 모빌리티가 높을수록 캐리어의 속도는 빠르다. > 전자의 모빌리티는 (-) 음의 부호를 붙인다. 이유는 전기장 반대로..

2.1 열 운동 (Thermal Motion) > 반도체 내에 전계를 가하지 않더라도 열 에너지로 인해 캐리어는 멈추어있지 않고 움직인다. > 전자의 평균 운동 에너지는 (총 운동 에너지 / 전자 수)로 구할 수 있다. > E - Ec 에너지만큼 적분을 해주면 구할 수 있고 결과는 1.5kT 이다. (k : 볼츠만 상수, T : 온도) > 운동 에너지는 0.5*mv^2 이므로 1.5kT 관계식을 활용하면 전자나 정공의 열에 의한 속도를 구할 수 있다. > 전자와 정공은 열 에너지에 움직이긴 하지만 직선 운동이 아니기 때문에 일정한 전류를 발생시키지 않는다. > 결정 내 결함들과 충돌(Collision), 산란(Scattering) 하면서 방향이 빈번하게 바뀐다. > 충돌에 의해 움직이는 거리는 수십 nm..

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. 1.10 Carrier Concentration at Extremely High and Low..

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..