4편쓴지 100일만이네요.
이번에 다룰 내용은 PN접합(이하 pn정션)입니다.
모스펫과 함께 반도체 공학에서 가장 중요한 부분.
여기서는 대략적인 개념만 잡고, 구체적인 계산, 수식은 다음 편에서 다루겠습니다.
관련된 내용이 많기때문에 내용 전개에 두서가 없을 수 있습니다. 양해바랍니다.


(1) PN접합. (PN junction)

기본은 간단합니다.
P타입 반도체와 N타입 반도체를 붙여놓은겁니다.


(2) 공핍영역. (Depletion region, Space Charge Region)
pn정션에는 공핍영역이 존재합니다.



p타입 반도체의 Majority carrier(이하 머조리티 캐리어)는 홀이고, n타입 반도체의 Majority carrier는 전자지요.
이 둘을 붙여놓으면 전자와 홀의 농도차이가 발생합니다.
농도차이로 인해 전자와 홀의 확산(diffusion)이 일어나고요.

p타입에 있는 높은 농도의 홀이 홀농도가 낮은 n타입쪽으로 확산됩니다.
반대로 n타입에 있는 높은 농도의 전자이 전자농도가 낮은 p타입쪽으로 확산됩니다.
이 과정에서 전자와 홀이 재결합합니다.
그 결과 p타입과 n타입이 접합된 경계를 중심으로 전자와 홀이 존재하지 않는 영역이 발생합니다.

p타입에서 캐리어인 홀이 없으니 그 영역에는 공간전하(space charge)만이 남아있습니다.
p타입에서 공간전하의 극성은 (-)지요.
n타입에서도 같은 방식으로 (+)의 공간전하만이 남아있습니다.

캐리어가 없기때문에 '공핍영역' Depletion region 이라고 부릅니다만,
공간전하만 있다고 'Space Charge Region' 이라고 부르기도 합니다. 줄여서 SCR로 부르기도 합니다.
어느 쪽으로 부르든 잘 알아들읍시다.


(3) Electric Field
SCR의 공간전하로 인해 E필드가 발생합니다.
E필드는 (+)에서 (-)방향이니 pn정션에서는 E필드의 방향은 n타입에서 p타입입니다.




(4) PN접합에서의 에너지 밴드.
열평형상태(Thermal Equilibrium state)에서 페르미 준위는 플랫(flat)하게 유지됩니다.
하지만 에너지 밴드 내에서 페르미 준위의 위치는 p타입과 n타입이 다릅니다.
이 두 페르미 준위가 플랫해지려면 전체 에너지 밴드가 변화해야하지요.
그 결과 아래와 같은 에너지 밴드의 형태가 형성됩니다.




(5) Built-in potential Barrier, Built-in Voltage
위의 에너지 밴드를 보면 p타입과 n타입 사이에 에너지 차이가 존재하는걸 알 수 있습니다.
p타입쪽의 에너지 준위가 높지요.
이 차이를 Potential barrier 라고 합니다.

포텐셜 배리어의 단위가 eV인데, 이는 p타입과 n타입 사이에 전압 차이가 있다는 얘기가 됩니다.
에너지 밴드는 전자를 기준으로 하는 것이기때문에 전압 차이는 이와 반대가 됩니다.
n타입쪽 전압이 높은 것이지요.
그렇기때문에 저 위의 전압 그래프가 나오는겁니다.

조금 돌아가는 방법으로 이해할 수도 있습니다.
에너지 밴드를 보면 p타입쪽의 에너지 준위가 높지요.
전자가 p타입에서 n타입으로 이동하기 쉬운 상태인겁니다.
(에너지가 높은 곳에서 낮은 곳으로 움직이기 쉬운게 순리.)
전자가 p타입에서 n타입 방향으로 이동한다는건 전류가 n타입에서 p타입으로 흐른다는 얘기이고,
캐리어 흐름을 통해 n타입쪽의 전압이 높다는 해석이 가능합니다.






(6) 열평형상태에서 PN접합에 왜 전류가 흐르지 않는가.
에너지 준위가 높은 곳에서 낮은 곳으로 전자가 이동하기 쉽고, 낮은 곳에서 높은 곳으로 홀이 이동하기 쉽습니다.
전(前)자는 p타입에서 n타입 방향이고, 후(後)자는 n타입에서 p타입 방향입니다.
즉, 전자는 p타입에서 n타입 방향으로 이동하기쉽고, 홀은 n타입에서 p타입 방향으로 이동하기 쉽습니다.

그런데 전자는 n타입에 많이 있습니다. p타입으로 전자가 이동하기 힘듭니다.
홀은 p타입에 많이 있지만, n타입으로 홀이 이동하기 힘듭니다.
built-in potential barrier때문이지요.


(7) Forward bias
p타입쪽에 (+)전압을 걸어주는 경우를 Forward bias라고 합니다.
전류가 흐를 수 있기때문이지요.



p타입쪽체 (+)전압을 걸게되면 p타입쪽 에너지 밴드는 내려가게됩니다.
에너지 밴드는 상대적인 비교이기때문에 n타입쪽 에너지 밴드가 올라간다고 말할 수도 있습니다.
에너지 밴드가 나타내는 것이 전자, (-)극성 캐리어의 에너지를 나타내기때문에 걸리는 전압과 반대 방향으로 변화합니다.

built-in potential barrier가 낮아지면서 전자와 홀이 이동할 수 있게 됩니다.
전류가 흐르기 쉬운 상태가 된 것이지요.

전기적으로 전자가 (+)극인 p타입쪽으로 끌려가고, 홀이 (-)극인 n타입쪽으로 끌려가기때문에 전류가 흐르기 쉬워진다고 해석할 수도 있습니다.

같은 현상을 다양한 특성으로 표시하고 해석하는 것이지요.


(8) Reverse bias
p타입쪽에 (-)전압을 걸어주는 경우를 Reverse bias라고 합니다.



p타입쪽체 (-)전압을 걸게되면 p타입쪽 에너지 밴드는 올라가게됩니다.
에너지 밴드는 상대적인 비교이기때문에 n타입쪽 에너지 밴드가 내려간다고 말할 수도 있습니다.

built-in potential barrier가 높아지면서 전자와 홀이 이동할 수 없게 됩니다.
전류가 흐르기 힘든 상태가 됩니다.


전기적으로 전자가 (+)극인 n타입쪽으로 끌려가고, 홀이 (-)극인 p타입쪽으로 끌려가기때문에 전류가 흐르기 힘들어진다고 해석할 수도 있습니다.



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  2. addr | edit/del | reply 반도체 전공자 2015.07.17 11:49 신고

    안녕하세요. 좋은 글 잘 읽었습니다.
    위의 질문과 답변 중에 저도 비슷한 질문을 한가지 하려고합니다.

    공핍층의 크기가 도핑농도의 함수이고 위에서 말씀하실 때 균일하게 도핑된 pn접합을 가정하여 설명하신 것 같은데
    1) 전하밀도(Q) - 거리(x) 그래프에서 왜 n영역의 넓이가 넓은건지 모르겠습니다.
    도핑농도는 일정하니 서로 같은 양의 캐리어들이 확산하여 공핍층 크기도 같아야 하는데
    니에만 교과서에서도 이와 같이 표현이 되어있어서 이해가 가지 않습니다.(답변자님께서는 그냥 그림이 그런거라고
    말씀하셨는데 이유가 있는 것 같습니다. 이 부분이 궁금합니다.)
    2) 전기장 분포.
    질문들 중에서 왜 p영역과 n영역의 전기장 크기가 다른지에 대해서 크기가 아니라 전기장 분포가 다르다고
    하셨습니다. 분명 접합계면에서의 필드의 크기는 동일하지만 1번 질문에서 공핍영역이 n측이 더 넓기 때문에
    전기장 분포 또한 n영역이 넓은 것으로 사료되는데/결국 1번 질문과 같은 맥락이 되겠네요. 왜 동일한 농도의
    접합에서 공핍층의 넓이가 차이나는 것이며, 필드의 분포가 차이나는지 이해가 가지 않습니다.

    3) 추가적으로 니에만 교과서에 pn diode 부분에서 n영역과 p영역의 열평형상태의 소수케리어 농도(Np0, Pn0)
    라는 파라미터가 있는데 여기서도 분명 n영역의 Pn0가 더 높게 그려지고 있습니다.(3판 273페이지) 동일하게
    도핑된 것이면 이 또한 같아야 하는데 왜 다른지 이해가 가지않습니다. 현재 이 부분 관련하여 발표를 해야하는데
    미흡한 제게 깨달음을 주시면 정말 감사하겠습니다.

    • addr | edit/del Favicon of http://gamma0burst.tistory.com BlogIcon gamma0burst 2015.07.17 20:54 신고

      안녕하세요.
      질문 내용을 보니 수식편을 참고하셔야할듯 하네요.

      1)
      이 편에서 그림의 디테일한 부분은 아무 의미가 없습니다.
      그림의 pn 접합에서 각 사이드의 도핑농도에 대한 얘기가 아무것도 없습니다.
      균일하게 도핑되었다고 볼 수 없고, 아니라고 볼 수도 없습니다.
      그저 개념 설명을 위한 적당한 그림이 있을뿐입니다.
      간단히 말씀드리면 열평형상태의 pn접합의 Q-x 그래프에서 두 영역( + -) 의 면적은 같습니다.

      2)
      p,n 사이드의 도핑농도가 같은거란 가정도 깔려있는듯한데, 전혀 아닙니다.
      굳이 이미지에 끼워맞춰본다면 n쪽 도핑농도가 낮겠고요.

      Q-x 그래프는 공핍층에서 경계를 기준으로 각 지점의 전하량이 어느정도인지 표시한겁니다.
      이 둘의 면적은 열평형상태에서는 같습니다.
      같을 수 밖에 없습니다.
      다르면 결국 전하가 이동하면서 같게 만들테니까요.

      전기장 그래프는 각 지점의 전기장의 세기를 표기한겁니다.
      전기장은 당연히 연속적이겠지요.
      그러면 접촉면에서 최대이고, 공핍층 끝에서 0일겁니다.
      그런데 p,n 사이드의 도핑농도에 따라 공핍층 구간은 바뀝니다.
      p,n 사이드의 전기장 그래프 면적을 생각해보면, 같은 높이의 삼각형인데 밑변이 도핑농도에 따라 변하는게 됩니다.
      이러면 p사이드쪽 면적과 n사이드 면적이 같은 경우는 두 사이드의 도핑농도가 같은 경우 밖에 없습니다.
      이 정도면 아셨겠지만, 두 사이드의 전기장 면적이 같은 필요가 없습니다.

      두 사이드의 도핑농도가 같다고 가정해서 저게 안 맞다고 하신거 같은데, 노파심에 길게 썼습니다.

      3)
      neamen판 그래프에서 -xp, xn의 위치를 보고 도핑농도가 같다고 생각하신듯 한데, 각 경계의 위치가 -xp, xn라는게 중요한거지 그림에서 보이는 둘의 거리가 중요한게 아닙니다.
      각 영역의 소수캐리어에 np0,,pn0를 보면 pn0가 더 큽니다.
      이는 p영역의 도핑농도가 더 높은걸 의미하고요.
      그러니 n타입에 들어가는 hole의 농도, pn(xn)이 더 큰겁니다.

  3. addr | edit/del | reply BlogIcon 신소재공학 2015.09.21 22:41 신고

    안녕하세요. 신소재 공학 학생입니다. 글 잘읽엇습니다. 좋은 정보 감사드립니다.

    • addr | edit/del BlogIcon 신소재공학 2015.09.21 22:44 신고

      질문입니다. 제가 태양전지에 관심이 잇습니다. 도핑 농도라함은 도포되는 두께를 말씀하시는 건가요? 두께는 어떤 영향을 받는지 궁금합니다.

    • addr | edit/del Favicon of http://gamma0burst.tistory.com BlogIcon gamma0burst 2015.09.22 16:41 신고

      감사합니다.
      도핑농도에 대해 잘 모르시는거라면 먼저 이에 관한 글부터 읽어보셔야 됩니다.
      http://gamma0burst.tistory.com/466
      고체전자공학에 대한 기초적인 내용을 알고있어야 반도체에 대한 얘기를 시작할 수 있습니다.

  4. addr | edit/del | reply 질문드려도 될까요 2015.12.08 10:49 신고

    여기 쓰여 진거 외의 질문인데. Pn 접합 정류작용하고. Metal-semiconductor 접합 정류작용 하고 어떤 특성차이가 있을까요..????

    • addr | edit/del Favicon of http://gamma0burst.tistory.com BlogIcon gamma0burst 2015.12.08 16:42 신고

      역방향 전류 식이 좀 다릅니다.

      전류 메커니즘으로 보면 shottky junction은 majority carrier의 열전자방출(thermionic emission)이고, pn junction은 minority carrier의 확산입니다.
      때문에 shottky diode는 minority carrie의 확산, 재결합을 고려할 필요가 없어서 고속 스위칭이 가능합니다.

  5. addr | edit/del | reply 질문 2016.05.05 12:08 신고

    여기에서 built-in voltage에대해 조금더 자세하게 알려주실수 있나여?
    그부분이 잘 이해가 가지않습니다

  6. addr | edit/del | reply 이건우 2016.05.19 23:52 신고

    도움이 많이 되었습니다. 저는 전자의 에너지와 포텐셜간의 관계를 찾다가 포스팅을 보게 되었는데요, 아직 이해가 가지 않는 부분이 있습니다. 저와 비슷한 궁금점을 가지고 있는 분이 계셔서 위에 질문을 하셨었네요 E=-ev 여서 v가 증가하면 E는 낮아진다고 하셨습니다. 그러면 전자에게 있어서 포텐셜이 높은 상황이라는것은 낮은 상황과 비교하였을때 상대적으로 어떤 특성을 지니게 되는건가요?

    • addr | edit/del Favicon of http://gamma0burst.tistory.com BlogIcon gamma0burst 2016.05.21 16:27 신고

      v가 커지면 E의 절대적인 크기은 당연히 커집니다.
      다만 전자의 극성이 (-)이기때문에 상대적인 전위차이가 다르게 표현되는 것 뿐입니다.

      전위라는건 기본적으로 상대적인 개념입니다.
      (기준점과의 차이가 있을뿐, 기준점의 전위을 어떻게 정하느냐에 따라 다른점의 절대적인 전위는 바뀝니다.)

  7. addr | edit/del | reply 이건우 2016.05.31 11:07 신고

    한차례 다시 질문드립니다. 5./19일자로 질문 올렸던것을 좀 더 생각해 보았습니다. 사실 먼저 질문을 올렸던 이유는 V가 별할때 E-band diagram 변화가 나타나는 원인이 궁금했었던 것입니다.
    전공책에는 이부분의 설명을 시작함과 앞서 포아송 방적식이 기술되어 있습니다. 체적전하의 변하로 하여금 전기장의 변화가 나타나고, 전기장의 변화가 전위의 변화로 나타난다는 방정식 입니다. 즉, 저는 이 방정식을 보고 아, 전위의 차이는 결국 전하밀도에 의하여 발생하는구나! (전하의 변화가 전기장의 변화를 만들고, 또 그 변한 전기장이 전위의 차이를 만들테니까.) 라는것을 생각해 보았고 p-n junction reverse-bias 상황의 eband-diagram에 적용 시켜 보았습니다. 앞서 배웠던 이론중 하나는 전도대에 전자가 밀집되면 밀집될 수록 허용된 밴드의 폭이 커진다는 것이였습니다.(한 준위에는 하나의 전자만 점유할 수 있으므로) 따라서 전자가 많이 모이면 모일수록 Ec(전도대 바닥전자의 E) 는 Ef(페르미에너지) 쪽으로 확장되어 내려 올 수밖에 없다고 생각했습니다. 여기까지는 잘 맞는것 같았습니다. reverse-bias 의 경우 E-filed는 p타입쪽으로 작용하고 전자는 n타입쪽으로 이동하게 될 것이니 많은 전자들이 n타입쪽에 모이게 될 것이고 그 결과 Ec가 내려온다고 생각했는데. 이것이 맞는 생각입니까?

    • addr | edit/del Favicon of http://gamma0burst.tistory.com BlogIcon gamma0burst 2016.06.01 16:14 신고

      전하의 변화가 전기장의 변화를 만들고, 또 그 변한 전기장이 전위의 차이를 만든다는건 맞습니다.
      (상태 변화의 원인이 매번 같은건 아니지만 현상적으로 각 부분에서 저런 변화가 동시에 나타난다는 정도로 이해합니다.)

      체적 전하의 변하 -> 전기장의 변화라는건 맞지만, 전기장의 변화시키는건 전하밀도가 아니라 특정 지점을 기준으로 (일반적으로 봤을 때) 좌우 각 영역의 총전하량으로 결정됩니다.
      지금의 논의에서라면 총전하량이 커지는 경우는 2가지로 볼 수 있겠지요.
      전하밀도는 일정하고 부피가 변화, 부피가 일정하고 전하밀도가 변화.

      PN접합의 경우를 보면 PN 경계에서 전위차가 커질 때 공핍영역의 길이 = 단면적이 같으니 즉 부피가 확장되어갑니다.
      전기장을 만드는 원인이 공간전하이기때문이기도 하지만 어쨌든 여기서 다루는 영역에서 전하밀도가 높아지는 상황은 나타나지 않는다는겁니다.
      전하밀도는 일정하고(=도핑농도) 총전하량의 변화는 전하가 포함된 부피의 변화가 됩니다.
      그렇기때문에 PN접합에서 에너지 밴드 거동을 포아송 방정석과 연관시키기에는 무리가 있지 않을까 싶습니다.

      뒷부분 내용 중 Ec가 Ef로 확장되어 내려온다는 표현이 있는데 이게 Ec와 Ef가 가까워진다는 의미는 아니지요?
      band gap은 물질의 특성이기 때문에 일정하고, Ef의 위치 = Ef와 Ec의 차이는 도핑농도에 따라 결정되기때문에 외부 전위가 바뀐다고해서 바뀌는 항목이 아닙니다.

      forward/reverse bias 하에서 에너지 밴드의 거동은
      외부 전압에 의한 전하의 이동 -> 전위 차이의 발생 보다는 외부 전압에 의한 전위 차이의 발생 -> 전하의 이동 으로 해석하는게 인과관계상 더 적합합니다.
      예를 들면 forward bias가 적용되었을 때 n타입쪽을 기준으로 보면,
      n타입에 (-)전극이 연결되니 n타입 영역의 전위가 외부 전압에 의해 낮아집니다.
      에너지 밴드는 보통 전자에 대해 그려지고, (-)전하인 전자에 (-)전위가 걸렸으니 n타입 영역의 전자의 에너지 준위는 높아진게 됩니다.
      흔히 하는 설명으로 n영역의 에너지 밴드가 외부 전압만큼 그대로 shift 되는겁니다.
      이 때 n타입 내의 Ec,Ef,Ev 간의 거리는 일정하게 유지되기때문에 Ef가 공핍영역에서 꺽이는거고요.

  8. addr | edit/del | reply 우와 2016.10.31 02:16 신고

    아주 감탄만하다가 다봐버렸습니다...
    궁금한 점이 있습니다.
    1. n,p타입의 불순물 반도체를 만들 때, si에 도핑을 한다고 한다면, 전부보니까 도너에너지준위와 억셉터에너지준위가 금지대 사이에 존재하게 되던데, 실리콘의 밴드갭 크기에 맞는 물질을 도핑하기에 그런것인가요? 만약 밸런스밴드나 컨덕션밴드에 존재하면 실온에서 받는 에너지크기로는 이온화시킬수 업는것인가요?? 음...이말이 이상하긴한데.. 금지대에 되는 에너지 준위를 가짐으로써, 실온에너지는 적지만, 확률적으로 올라가거나, 억셉터에 잡히는데, 허용밴드 안에 있어도 이러한 상황이 발생하는거 아닌가요???

    2. 적다가 문득 생각이 나건데요.. 실리콘의 밴드갭은 모두 같은 값 1.1ev일까요? n에 따라 수없이 밴드가 있고, 그때 최외각 밴드에 전자가 4개 들어있고, n=3이라 하면, 이것이 들뜨면 n=4인 밴드인 컨덕션밴드로 간다고 생각하는건가요? 문득 이해가 모자라네요..

    3. 빛을 받으면 depletion region에서 EHP가 만들어진다고 하는데.. 잘 이해가 되지 않습니다. 도너원자나 억셉터원자에 잡혀있던 전자들이 탈출하는 것인가요? 그런건 아닌거 같은데.. 만약 그러면 전기장이 약해질거 같고.. 이해가 모자랍니다..

    감사합니다..

    • addr | edit/del Favicon of http://gamma0burst.tistory.com BlogIcon gamma0burst 2016.10.31 22:16 신고

      1. 그런 물질을 도핑해야 반도체적으로 의미가 있겠지만, 물질의 에너지 준위와 전자구름구조 간의 관련성까지는 잘 모르겠네요.

      2.
      http://gamma0burst.tistory.com/462
      고체 격자 구조에서는 에너지 밴드가 여러개있습니다.
      낮은 에너지 준위부터 전자가 채워지는거고요.
      채워진 밴드(밸런스 밴드)와 채워지지 않은 밴드(컨덕션 밴드) 사이의 차이가 밴드갭이 되는겁니다.
      온도, 물질에 따라 밴드갭은 결정된 값이라고 봐도 될듯 합니다.

      3. 빛이라고 하지만 최종적으로 에너지를 받은 것과 마찬가지입니다.
      에너지의 형태가 열, 빛 등으로 다를뿐이지요.
      위에서 얘기했듯이 홀은 원자에 공유결합한 전자의 이동의 다른 표현이라고 했습니다.
      에너지를 얻으면 원자핵과 공유결합하고 있던 전자가 결합을 끊고 자유전자가 되고, 전자의 빈자리는 정의에 따라 홀이 되겠지요.
      EHP가 발생한겁니다.

  9. addr | edit/del | reply 우와 2016.10.31 05:00 신고

    혹시 억셉터의 이온화에너지가 의미하는 바가 무엇인지 알 수 있을까요? 억셉터가 도핑되었을때, 전자를 받는데, 이때 이온화에너지 만큼의 에너지가 필요한건가요? 전자친화력하고는 다른가요?? 그래서 p형에서 다수캐리어가 정공이라고 볼 수있는거구요..
    진찌 전문가같으셔서 질문을 드리는데..
    결국 hole을 도입하는 것이 밸런스밴드에 전자가 음의유효질량을 가지길래 좀 더 편하게 표현하기 위해서 도입했는데, 이것을 생각하면 결국 밸런스밴드에서도 전자가 움직이는 거 같은데, 이 자체를 그냥 hole로 취급하는 건가요??
    근데 억셉터가 전자를 받는데, 이거와 생각해보면 이해가 두루뭉실되버려 가지고 말이죠... 전자를 가지고 있는것이 아니라, 계속 움직일 수 있는 공간을 만들어줘서 전자가 움직이는 건가요? 여기서 hole로 취급해서 이동한다고 생각하는 건가요? 결국 움직이는 모습을 보면 같은 모습인데, 좀 그러네요....

    • addr | edit/del Favicon of http://gamma0burst.tistory.com BlogIcon gamma0burst 2016.10.31 22:03 신고

      acceptor가 도핑되면 밴드갭 내에 acceptor 준위라는 에너지 준위가 생긴다고 생각하면 됩니다.
      본래 밴드갭에는 전자가 존재할 수 없지만 (존재할 확률이 있을뿐이지요.) acceptor 준위가 생기면서 전자가 존재할 수 있는 준위가 생긴거지요.
      밸런스 밴드의 전자가 약간의 에너지만 얻으면 acceptor 준위로 올라갈 수 있습니다.
      이게 acceptor가 전자를 받는 것이고, 다르게 표현하면 acceptor 준위에 있던 hole이 밸런스 밴드로 간겁니다.

      http://gamma0burst.tistory.com/466
      여기에서 썼듯이 hole은 실리콘 원자와 도핑 원자간에 공유결합하고 있는 전자의 이동에 대한 '다른 표현'입니다.

  10. addr | edit/del | reply GOOD 2016.11.05 03:19 신고

    진짜 깔끔합니다!!
    문득 다 읽고 궁금한 점이 생겼는데, 처음에 Si의 진성반도체 일 때의 밴드갭이
    도핑 후 n,p형 반도체가 되면, 밴드갭의 크기가 달라지나요?
    3,5족 같은 화합물 반도체도 도핑후에는 달라지나요?

    p형 반도체와 n형 반도체에서 각각 전자의 에너지가 달라서, 접합을 하면 위처럼 페르미 에너지 준위가 평형을 이루려고 하고, 저런 에너지 다이어 그램이 형성 되는 거겠지요?

    • addr | edit/del Favicon of http://gamma0burst.tistory.com BlogIcon gamma0burst 2016.11.05 13:56 신고

      밴드갭은 베이스가 되는 물질(여기서는 Si지요.)의 고유특성으로 도핑한다고해서 바뀌지는 않습니다.

      아래 내용은 그렇게 이해해도 됩니다.

  11. addr | edit/del | reply GOOD 2016.11.05 17:50 신고

    고맙습니다!
    근데 혹시, 그 고유특성인데 실제로 반도체가 만들어 지는 크기가 얼만큼의 크기인지는 잘 모르겠는데,

    크기가 나노 크기가 되도 그 밴드갭 차이가 유지가 될까요?

    어떤 강의에서는 나노크기, 크기가 더 작아지면, 갭 차이가 더 커질 수 있다는데,,,

    너무 뻘소리라면 죄송합니다.

    • addr | edit/del Favicon of http://gamma0burst.tistory.com BlogIcon gamma0burst 2016.11.07 11:43 신고

      저기서 얘기하는 고체격자구조가 이미 수십 옹스트롬 수준에서의 얘기라서 밴드갭이 바뀌지는 않을겁니다.
      원자 몇개만을 포함한 구조라면 일반적으로 다루는 격자구조와 차이가 있기때문에 에너지 밴드에도 차이가 있기는 할겁니다.
      어느 방향(작아지든가 커지든가)으로 변화하는거까지는 모르겠습니다.

  12. addr | edit/del | reply 초보반도체 2016.11.10 05:08 신고

    extrinsic semiconductor 에서 이제 3-5족 이던지, 2-6족을 하는데, 2-6족으로 만든 반도체가
    밴드갭이 더 크다고 하는데, 어떻게 생각할 수 있을까요??...

    • addr | edit/del Favicon of http://gamma0burst.tistory.com BlogIcon gamma0burst 2016.11.11 17:20 신고

      3-5족, 2-6족으로 갈수록 = 상호간에 전기음성도 차이가 커질수록 이온결합이 더 강해지고, 이에 따라 밴드갭이 증가하는겁니다.
      원자간 결합이 더 강해지니 캐리어 발생이 더 어려워지는거지요.

  13. addr | edit/del | reply 2016.11.23 22:35

    비밀댓글입니다

  14. addr | edit/del | reply 전자꿈나무 2016.11.25 03:05 신고

    pn접합에서 p타입쪽 에너지 준위가 높아서 전자가 p타입에서 n타입으로 이동하기 쉬우니까 전류가 n타입에서p타입으로 흐른다고 하셨는데 열평형상태에서 는 전류가 흐르지 않는다는 말이 무슨말인가요?

    • addr | edit/del Favicon of http://gamma0burst.tistory.com BlogIcon gamma0burst 2016.11.25 07:37 신고

      에너지 밴드 상태는 전자는 p->n , 홀은 n->p 로 흐르기 쉬운데, p에는 전자가 없고 n에는 홀이 없으니 전류가 흐를 수가 없지요.

  15. addr | edit/del | reply 전자과 2016.12.15 10:07 신고

    (7)번 Forward bias 설명 하실때

    전기적으로 N-side의 전자는 (+)극으로, P-side의 홀은 (-)극으로 인력이 작용해서 이동해서 전류가 흐른다고 하셨는데

    이건 다수 캐리어에 의한 움직임 아닌가요? 즉 전기장에 의한 드리프트 전류 아닌가요?

    그런데 다음장에서는 다이오드의 전류의 주된 원인은 소수 캐리어에 의한 확산 전류라고 하셨는데

    이 부분이 매우 헷갈립니다..

    그리고 P-side의 소수캐리어인 전자가 어떻게 N-side으로 확산되는것인지 잘 이해가 되지 않습니다.



    • addr | edit/del Favicon of http://gamma0burst.tistory.com BlogIcon gamma0burst 2016.12.15 16:47 신고

      낮아진 배리어 덕에 n타입에서는 전자, p타입에서 홀이 이동하기 쉬워지는 것도 맞습니다만, 캐리어의 이동이 꼭 전류의 발생을 의미하는건 아닙니다.
      ideal case로 보면 이렇게 이동하던 전자, 홀은 SCR에서 EHP 결합해버리거든요.
      여기서의 전자와 홀은 각 영역에서 majority carrier지만 전류 형성에 기여를 못 하는겁니다. (물론 ideal case의 해석에서의 얘기입니다.)

      확산전류는 p타입에서는 전자가, n타입에서는 홀이 발생시킵니다.
      각각 minority carrier 지요.

      본문의 내용이 잘못 됐다고 볼 수도 있겠네요.
      에너지 밴드로 보면 p타입의 전자가 n타입, n타입의 홀이 p타입으로 이동하기 쉬운 형태니까요.

  16. addr | edit/del | reply gamsa 2017.04.15 18:21 신고

    감사해요 ㄷㄷㄷㄷㄷㄷㄷ

  17. addr | edit/del | reply 초보 2017.04.17 10:27 신고

    수업때 필기해놓고 복습 안 해서 헷갈렸는데, 설명 보고 쉽게 이해했어요. 감사합니다

  18. addr | edit/del | reply 우주 2017.04.17 22:30 신고

    Pn접합에서 전류가 흐르는 이유가 소수캐리어의 농도차이에의한 확산이라하셨는데 일부분만 보면 n타입에서 전자가 p타입쪽으로 확산하는건데 n타입에서 전자는 다수캐리어 아닌가요??ㅠㅠ 왜 소수캐리어에 의한 확산이라고 하는건가요?ㅜㅠ

    • addr | edit/del Favicon of http://gamma0burst.tistory.com BlogIcon gamma0burst 2017.04.18 07:50 신고

      전류를 만드는 캐리어의 출처가 중요한게 아니라 그 캐리어로 전류가 발생하게 되는 현상이 어디서 나타나느갸가 중요합니다.
      n타입을 예로 들면 n타입에서는 홀의 구간별 농도 차이에 따른 확산전류가 발생합니다.
      이 때 n타입 내에서 구갈별 홀의 농도차이가 발생하는건 p타입에서 유입된 홀 때문이겠지요. (forward bias 조건이면 배리어가 낮아지니까요.)
      홀이 전류를 발생시키는건 결국 n타입 영역에서만 가능한거니, 소수 캐리어의 확산전류가 되는겁니다.

  19. addr | edit/del | reply 정욱 2017.04.19 23:08 신고

    (3)Electric field에서
    1. 밑에서 두번째 그래프 Electric field 에서 밑으로 뾰족한 삼각형인데 어떻게 그렇게 된건가요????
    charge 그래프를 (E field의 방향에 따라)오른쪽에서부터 적분하면 위로 뾰족한 삼각형일수도 있지 않나요???
    2.마지막 그래프 Voltage(Electric potential)이 왜 오른쪽으로 갈수록 높아지나요???
    오른쪽이 전자가 더 많으니까 반대로 전압은 낮아야 하는거 아닌가요????

    • addr | edit/del Favicon of http://gamma0burst.tistory.com BlogIcon gamma0burst 2017.04.21 07:10 신고

      1. E field 방향이 -x 방향이라서 음수로 표기된겁니다.

      2. SCR에서 오른쪽 n타입이 (+) 전하를 띄니 더 전위가 높은 영역이지요.
      n타입의 SCR에서 (+)전하를 띄는건 캐리어가 음전하인 전자이고 SCR은 캐리어가 없는 영역이니, 기본적으로 중성인 반도체에서 음전하가 없어졌으니 (+)극성을 띄는거고요.

  20. addr | edit/del | reply 안녕하세요 2017.12.07 20:36 신고

    이해가 안되는게... 제일 처음 접합한 순간 양쪽에서 소량의 홀/전자가 이동한 후 결합되면서
    p내에서는 결합된부분이 상대적으로 (-)이고,
    n내에서는 결합된부분이 상대적으로 (+)인건 알겠는데 어쨋든 두쪽 다 중성상태니까 둘 사이에서는 서로 +- 구분이 없는거 아닌가요?? 왜 공핍영역 내에도 전위차가 생기죠 ㅠㅠ

    • addr | edit/del Favicon of http://gamma0burst.tistory.com BlogIcon gamma0burst 2017.12.08 17:43 신고

      접합 전 p타입, n타입 각각 전체로는 중성이었으니 접합 후에도 pn접합 전체는 중성입니다.
      전체 전하량의 합은 중성이지만 부분적으로 극성을 띠고 있고 전위차가 발생하는겁니다.

      p,n 영역의 neutral region은 그 자체로 중성이고, 남은 부분은 공핍영역인데,
      앞서 얘기한대로 pn접합 전체는 중성이니 공핍영역 전체 전하량의 합은 0이겠지요.
      공핍영역 중 n타입 영역은 +상태, p타입 영역은 -상태이고 이 둘의 전하량은 같습니다. (극성만 다름.)

  21. addr | edit/del | reply 내일물전시험 2017.12.07 23:31 신고

    설명 감사합니다. 덕분에 도움이 되었습니다.