PN접합의 전류 특성을 알아보겠습니다.
현실에서는 이런 경우 PN 다이오드라고 부르는 경우가 많지요.

우선 이상적인(Ideal) PN접합 다이오드의 전류 특성 그래프는 다음과 같습니다.



Forward bias에서는 지수적으로(Exponential) 증가하고, Reverse bias에서는 미미한 전류만 있습니다.
수식으로는 다음과 같습니다.



PN 다이오드에서 전류의 원인 크게 두 가지입니다.
농도 차이에 의한 캐리어의 확산.(Diffusion)
필드에 의한 캐리어의 이동.(Drift)

이 중에서 PN 다이오드에서 우세한 것은 캐리어 확산에 의한 전류입니다.
(가정으로 인해) PN접합에서 필드가 존재하는 부분은 공핍영역뿐인데, 공핍영역에서는 캐리어가 없지요.
즉, neutral 영역에서의 캐리어 확산이 전류의 주 요인입니다.
neutral 영역에서 캐리어가 확산되기위해서는 농도 차이가 있어야하는데, majority 캐리어는 농도가 너무 높기때문에 공간에 따른 (유의미한) 농도 차이가 존재하지 않습니다.
minority 캐리어만이 공간에 따른 농도 차이를 갖고 있지요.

즉, PN 다이오드에서 전류가 흐르는 원리는 'minority 캐리어의 농도차이에 의한 확산' 입니다.

이 내용을 기본으로 두고 위 수식을 유도해보겠습니다.

이를 위해서는 몇 가지 가정이 필요합니다.
(괜히 ideal이 아니지요.)

1. 공핍영역 근사. (Depletion layer approxination)
SCR과 neutral 영역의 경계가 분명하게 존재한다고 가정합니다. 전편에서의 Space charge 분포와 같은 형태를 말하는겁니다.
2. 캐리어 분포에 맥스웰-볼츠만 근사 적용.
3. Low-level Injection
excess 캐리어 농도가 Majority 캐리어 농도보다 매우 작은 상태.
4. 전자, 홀, 총 전류는 모두 PN접합 다이오드 내에서 연속 상태.

전류를 계산하기위해서는 각 영역에서의 캐리어 분포를 알아야겠지요.
전류는 캐리어의 흐름이니까요.

전편에서 구한 Built-in voltage 식에서 시작합니다.




여기서 Perfect Ionization이라는 가정이 들어갑니다.
도핑된 불순물이 100% 이온화된다는 것. (모든 불순물이 전자와 홀을 만든다는 것.)
이제까지 계산하면서 공공연히 쓰이던 가정으로 아마 학부과정에서 계속 적용될겁니다.
실제로는 이온화도 비율이 있어서 실제로는 일부 불순물은 캐리어를 만들지 않습니다.
학부과정에서는 드물게 이 비율을 수치화해서 계산에 적용하기도 합니다.


nn0 : n타입에서의 전자 농도.
np0 : p타입에서의 전자 농도.
이 가정을 적용하면 다음의 식이 나옵니다.


p타입에서의 전자 농도는 n타입에서의 전자 농도와 관계되어 있습니다.
즉, 한 쪽의 minority 캐리어 농도가 다른 쪽의 majority 캐리어 농도와 연관되어 있다는겁니다.

여기서 forward bias 상태를 적용해보겠습니다.
(Reverse bias에서는 계산할 전류도 없으니까.)


이렇게 전자 농도 분포가 나왔습니다.
np, nn 처럼 0이 없어진건 forward bias 상태가 열평형 상태가 아니기때문입니다.
이 과정을 홀에도 적용해보면 마찬가지로 홀 농도 분포가 나옵니다.


pn0 : n타입에서의 홀 농도.
pp0 : p타입에서의 홀 농도.

앞서 PN 다이오드의 전류와 관련된 것이 minority 캐리어라고 했습니다.
우리의 관심은 minority 캐리어 농도 분포인 것이지요.
위 식에서 minority 캐리어는 pn0, np0 입니다.

excess 캐리어 식을 사용합니다.



우리가 계산할 neutral 영역에서 E-field 는 없고(E=0) 캐리어가 생성되지 않습니다. (g=0)
그리고 steady state이니 우항도 0 입니다.
steady state에서 시간에 대한 변화량은 0 이지요.

EHP 재결합이 0 이 아닌건 쉽게 생각할 수 있습니다.
n타입에서 p타입으로 확산된 전자는 당연히 p타입에 철철 넘치는 홀과 재결합할겁니다.
방향은 반대지만 홀도 마찬가지겠지요.

이런 조건을 대입하면 아래 식으로 정리됩니다.
L은 캐리어가 재결합할 때까지 이동하는 평균거리입니다.

 

2계 미분방정식입니다.
이걸 풀기위해서는 경계조건(boundary condition)이 필요합니다.
앞서 계산한 것과 PN 다이오드 전 영역에서 전류가 연속적이라는 가정이 경계조건이 됩니다.


(경계조건)
윗줄은 SCR 경계에서의 minority 캐리어 농도.
아래줄은 PN 다이오드 양 끝에서의 minority 캐리어 농도입니다.
SCR 경계에서 멀어질수록 재결합으로 minority 캐리어 농도가 낮아지다가 열평형상태에서의 minority 캐리어 농도로 수렴합니다.

경계조건으로 2계 미분방정식을 풀어보면 다음과 같은 식이 나옵니다.



이 식을 그래프로 표현하면 다음과 같습니다.


minority 캐리어가 확산되어 농도가 낮은 영역에 진입한 뒤 재결합하면서 exponential 하게 감소합니다.
농도차이가 존재하니 확산에 의한 전류가 존재하겠지요.

Diffusion current 식에 minority 캐리어 식을 대입해서 Diffusion current를 구합니다.


전자에 의한 전류와 홀에 의한 전류를 합치면 전체 전류가 되지요.


그래프로 나타내면 다음과 같습니다.


J는 전류밀도니까 일반적인 전류식으로 표현하면 다음과 같습니다.




PN 다이오드 길이가 L보다 작다면 재결합으로 모든 excess 캐리어가 사라질 수가 없습니다.
이 경우를 Short diode라고 하면서 설명하는 경우도 있는데 수식만 간단히 보겠습니다.


(p+ - n one sided junction. n타입 neutral 영역이 Lp보다 짧은 경우.)

(일반 case)

 

하지만 비현실적이니까 Ideal 이라고 하는거지요.
non-ideal 효과가 발생합니다.

- Temperature effect
온도가 올라가면 ni가 증가하고 Js가 증가합니다.
실리콘에서 온도가 10도 상승하면 전압이 17.3mV 증가한 효과가 나타난다고 합니다.

- Serise Resistance (rs)
이상적인 조건에서 PN 다이오드의 전압 강하는 SCR에서만 발생한다고 가정합니다.
하지만 neutral 영역도 저항성분이 있고 전압강하가 일어납니다.
전류가 작을 때는 무시할 수 있는 수준이지만 전류가 커지면 무시할 수 없어집니다.
전압강하는 전류의 크기에 비례하니까요.(V=Ir)
Forward bias 전압이 커질수록(=전류가 커질수록) rs의 효과나 나타나면서 전류 증가가 감소합니다.
아래 그래프처럼요.



- High-level Injection
전압이 커지면 확산되는 캐리어가 늘어나고 그 농도가 도핑농도에 근접하는 경우가 발생합니다.
excess 캐리어가 증가하는 것이고 이게 high-level injection.
Minority 캐리어인 excess 캐리어가 Majority 캐리어에 근접하게되면 재결합으로인해 Majoirty 캐리어 수가 변화하는 상황이 발생합니다.
앞서 Majority 캐리어가 일정하다고 가정했지만 Forward bias 초기에나 먹히던 것이고, Forward bias가 심화된 상태에서는 그 가정이 먹히지 않게 됩니다.
neutral 영역의 캐리어 수가 줄어드니 전류가 감소하고 이는 곧 저항이 커지는 것이지요.


- Reverse bias generation current
SCR 내에서 EHP가 생성되지 않는다고 가정했지만 실제는 EHP가 생성됩니다.
생성된 EHP는 SCR 내의 E-field에 의해 전자는 n타입쪽으로, 홀은 p타입쪽으로 가속됩니다.
전류가 발생하는 것이지요.
Reverse bias에서 Depletion width가 크고 E-field가 강하기때문에 generation current 강합니다.

수식은 이렇습니다.



- Forward bias recombination current
Forward bias에서 캐리어는 SCR을 통과합니다. (전류가 흐르니까.)
Ideal 상태에서는 SCR에서 유효 재결합이 없다고 가정했지만, 저런 조건에서 재결합이 없을리가 없지요.
캐리어가 SCR에 들어갈 때, 재결합으로 줄어든 캐리어양까지 고려해서 추가적으로 들어갑니다.
(캐리어 분포는 연속적이어야하니까.)
PN 다이오드 전체로 봤을 때 Ideal 전류보다 큰 전류가 흐르게 됩니다.
이 추가적인 전류를 recombination current 라고 합니다.

유도과정이 있지만 다 생략하고 결론만 보면 식은 이렇습니다.





Forward bias 초기에는 재결합전류가 우세하지만, 특정 지점부터 확산전류가 우세합니다.
그리고 거기서 Forward bias 심화되면 Serise resistance, high-level injection 효과로 전류 증가 정도가 감소합니다.
이를 종합한 그래프가 아래 그래프의 Forward bias 영역.


(적절한 그래프 자료를 찾기 어려우니 각 그래프에서 필요한 부분만 봅시다.)


마지막으로 Breakdown을 보지요.
개념만 간단히 보겠습니다.
본래대라면 Reverse bias 상태에서 전류가 흐를 수 없지만, Reverse bias가 심화되면서 이것이 깨어지고 급격히 전류가 흐르는겁니다.
기본적으로 breakdown이 발생하면 절연이 파괴된 것으로 다이오드를 사용할 수 없다고 봐야합니다.
그렇기때문에 Breakdown voltage 범위 내에서 사용합니다.

- Avalanche breakdown
일반적인 breakdown입니다.



Reverse bias가 심화되면 SCR내의 E-field가 강해집니다.
SCR에 유입된 캐리어는 필드에 의해 높은 에너지를 얻게 되는데, 이 캐리어가 SCR내의 다른 원자와 충돌하면 EHP를 발생시킵니다. (Impact ionization)
발생한 EHP는 다시 필드에 의해 가속되고 다시 원자와 충돌하는데, 이 과정이 반복됩니다.
캐리어가 기하급수적으로 증가합니다.
그래서 아발란체. (아발란체는 눈사태, 산사태를 뜻하지요.)

- Zener breakdown
에너지 준위 상태에 따른 전자의 터널링이 원인입니다.


본래대로라면 전자는 p타입에서 컨덕션 밴드 준위까지 에너지를 얻어 올라간 다음에 컨덕션 밴드상에서 n타입으로 이동해야합니다.
하지만 제너 다이오드처럼 도핑농도가 높고 Reverse bias가 심화되면 n타입의 컨덕션 밴드 준위가 p타입의 베일런스 밴드 준위보다 낮게되고, p타입의 전자가 n타입으로 바로 이동해버릴 수 있습니다.
에너지 장벽을 넘지않고 통과해 버린다고해서 터널링. (Tunneling)

Avalanche breakdown의 의도치않은 결과인데 반해, Zener breakdown는 의도되는 경우가 많습니다.
Breakdown 전압을 조절할 수 있는데 이를 이용하여 정전압 정류 기능을 할 수 있게 만든 것이지요.

Ideal 전류부터 Breakdown까지를 포함하는 다이오드의 전류 특성이 모두 나타나있는게 일반적으로 불 수 있는 아래와 같은 다이오드 전류 곡선인겁니다.






- 일부 이미지 출처
Donald A. Neamen, Semiconductor physics and devices 3th edition,McGraw-Hill, 2003

-
아... 힘들다. 뭐가 이렇게 내용이 많냐.



Posted by gamma0burst Trackback 0 : Comment 109

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  2. addr | edit/del | reply 공부중입니다. 2015.05.24 15:11 신고

    안녕하세요 ㅎㅎ 다시 질문드리게 되네요.
    break down 이 전의 영역에서 Js 값으로 reverse vias 구간에서도 전류가 존재하는데 이에 대한 정확한 이유는 무엇인가요 ?

    • addr | edit/del Favicon of http://gamma0burst.tistory.com BlogIcon gamma0burst 2015.05.24 19:24 신고

      원리적으로는 캐리어 발생원리로는 generation current
      전류발생원리로는 drift current 로 보면 될듯 합니다.
      EHP로 발생한 캐리어가 reverse bias의 e-field에 의해 이동하는 것 같습니다.

  3. addr | edit/del | reply 물리전자공학(반도체공학) 2015.11.14 14:20 신고

    정말 좋은 자료 감사드립니다.
    제가 왼만하면 댓글 안남기는데 님 덕분에 교수님의 수업내용이 이해가 되네요.
    되게 쉽게 설명해주시는거 같아요

  4. addr | edit/del | reply BlogIcon 학부생 2016.04.11 16:54 신고

    너무 좋은 자료입니다. 덕분에 공부하는데 한결 수월해졌습니다. 정리하시는데 힘드셨울텐데 감사합니다.

  5. addr | edit/del | reply 아우 2016.09.05 09:43 신고

    형님 감사합니다. 1부터 7까지 다 봣는데 덕분에 많이 배워갑니다

  6. addr | edit/del | reply analsdl 2016.11.27 00:52 신고

    short diode 에서 Wn자리가 원래 Lp인것 같은데 Wn을 넣은 이유가 뭔지 궁금합니다. Wn은 N side전체를 가르키나요?

    • addr | edit/del Favicon of http://gamma0burst.tistory.com BlogIcon gamma0burst 2016.11.27 02:09 신고

      P+ - N의 one sided junction 상태라서 그렇습니다.
      N쪽에만 depletion region이 있으니 n 영역 W만 표시하면 되는겁니다.
      p 영역에도 같은 현상이 있는 조건이라면 둘 다 반영해야하는데 식이 좀 복잡합니다.

  7. addr | edit/del | reply analzdl 2016.11.27 02:31 신고

    답변감사합니다!! 한가지만 더 부탁드립니다. Series resistance에서 Rs값은 항상 일정한가요 아니면 바이어스 전압에 따라 달라지는 값인가요?

  8. addr | edit/del | reply 다음에 읽어봐야지 2017.03.06 11:41 신고

    좋은 글 감사합니다! 꼭 읽어보고 다음에 댓글 달겠습니다 ^^

  9. addr | edit/del | reply 2017.05.19 06:56

    비밀댓글입니다

  10. addr | edit/del | reply 2017.05.20 10:34

    비밀댓글입니다

    • addr | edit/del Favicon of http://gamma0burst.tistory.com BlogIcon gamma0burst 2017.05.20 13:10 신고

      -1은 diffusion current식을 유도하는 과정에 나왔을뿐 실제 현상에서의 특정 부분을 꼭 집어서 표현하는 요소는 아니라고 봅니다.
      (물론 제가 파악하지 못 한걸 수도 있습니다.)

  11. addr | edit/del | reply 2017.06.14 22:07

    비밀댓글입니다

    • addr | edit/del Favicon of http://gamma0burst.tistory.com BlogIcon gamma0burst 2017.06.15 19:43 신고

      평형상태의 pn다이오드는 전압이 0인 상태와 마찬가지입니다.
      기본적으로 전류는 0이라고 생각해도 됩니다.
      (non ideal로 들어가기 시작하면 끝도 없을듯 하지만요.)

      pn접합의 양단 사이에 전압이 형성되지만 캐리어의 분포에 의해 전류가 흐르지는 못 하는 상태입니다.
      pn 접합을 에너지원(=배터리)로 본다면 전압은 있지만 전류는 없는 소스가 되기때문에 전력이 0입니다.
      에너지없이 모터를 돌릴 수는 없지요.

  12. addr | edit/del | reply 신소재 공학과 2017.10.14 19:18 신고

    진짜 좋은글 잘 봤습니다.. 이렇게 좋은 설명을 어디서도 못듣는데.. 다시 한번 감사드립니다.!!

  13. addr | edit/del | reply jj 2017.10.18 18:10 신고

    p-n접합의 실제 I-V특성에서 재결합 전류 부분이 이해가 잘 안되는데요. 재결합을 하면 이동하던 캐리어 수가 줄어드는건데 왜 전류가 늘어난다는 거죠?

    • addr | edit/del Favicon of http://gamma0burst.tistory.com BlogIcon gamma0burst 2017.10.19 16:14 신고

      이런 식으로 생각하면 될거 같습니다.

      SCR에서 재결합이 있어도 결국 반대측에 도달하는 캐리어 농도는 일정해질 수 밖에 없습니다.
      예를 들면 n에서 p로 전자가 확산한다면 SCR에서 재결합이 있든없든 p타입이 시작하는 지점(SCR와 p타입 경계)에서의 전자 농도(np)는 정해져있는거지요.

      이런 배경을 놓고 생각해보면......
      p타입 시작지점의 전자 농도는 일정한 상황에서 SCR에서 재결합이 없다가 있게되면 어떻게 되어야 할까요.
      n타입에서 출발한 전자가 더 많아졌다고 해석해야될겁니다. (SCR에서 재결합하는 전자만큼 더 요.)
      이동하는 캐리어양이 늘어나면 전류가 늘어나는거고요.

    • addr | edit/del jj 2017.10.19 18:37 신고

      답변의 도입부인 'SCR에서 재결합이 있어도 결국 반대측에 도달하는 캐리어 농도는 일정해질 수 밖에 없습니다.' 라는 부분이 왜 그런지 알고 싶습니다. 이 사실에 의한 나머지 내용(답변)은 이해가 됬습니다. 계속 귀찮게 하는거 같아 죄송하네요...

    • addr | edit/del Favicon of http://gamma0burst.tistory.com BlogIcon gamma0burst 2017.10.20 09:08 신고

      전자를 기준으로 얘기하면,
      (홀은 반대로 생각하면 됩니다.)
      p타입과 SCR 경계에서의 전자 농도는 수식을 보면 다이오드에 걸리는 전압과 n타입의 전자농도(도핑 농도)로 결정됩니다.
      저 두 변수는 steady state에서는 고정값이기때문에 결국 p타입과 SCR 경계에서의 전자 농도는 일정한 값이 됩니다.

      (결과를 놓고 한 모델링이기때문에 억지스럽게 보일지도 모르겠지만...)
      현상적으로 저렇게 나오는 상황에서 SCR에 재결합이 있는 것도 사실이니 결국 n타입에서 더 많은 전자가 공급되고 있다는 식으로 이해하는게 간단?할거 같네요.

    • addr | edit/del jj 2017.10.21 08:36 신고

      이제 이해가 전부된 것 같습니다. 막혀있던 뭔가가 뚫린 느낌이에요. 세세하고 친절한 답변에 감사합니다.

  14. addr | edit/del | reply 안녕하세요 2017.12.10 22:26 신고

    안녕하세요 질문있습니다! GaAs접합같은경우 역바이어스에서도 누설전류가 존재하는데
    만약 온도가 300K에서 310K로 증가했을때 다이오드 전체에 전류가 일정하게 흐르게 하기위해서는
    얼마의 역바이어스 전압이 필요한가요?

    역바이어스에서 전류가 흐르지않는것은 일반적인 실리콘 다이오드일경우에만 성립하는 것이죠?

    • addr | edit/del 안녕하세요 2017.12.10 22:27 신고

      바이어스 전압을 구하기 위해 사용하는 전류식에 순바이어스 전압을 그대로 사용해도되나요?

    • addr | edit/del Favicon of http://gamma0burst.tistory.com BlogIcon gamma0burst 2017.12.12 06:44 신고

      일반적인 실리콘 기반 다이오드 조건 입니다.
      GaAs처럼 물질이 바뀌면 밴드갭 등 특성이 달라서 바뀌는 부분이 많을겁니다.
      (기본적인 원리는 비슷하겠지만요.)

      breakdown없는 ideal case라면 전류 식 하나로 적용해도 크게 틀리지는 않을거 같은데, 결국 어디까지 non ideal case를 적용하느냐에 달린거 같네요.

  15. addr | edit/del | reply 감사합니다 2018.04.06 16:24 신고

    정말 잘 보고 있습니다! 덕분에 많은 도움되었습니다~ 감사합니다^^

  16. addr | edit/del | reply 감사합니다!! 2018.04.20 09:48 신고

    정말 잘 봤습니다. 그런데 조금 다른 이야기지만 질문하고 싶은게 있어서요 ㅜㅜ
    bipolar transistor npn에서 스위치 작용을 할 때 emitter와 base 사이에 순방향 걸어주고 base와 collector 사이에 순방향을 걸어준다는데 그러면 전체적으로 각 emitter와 collector에서의 전자들은 base쪽으로 모일테고 제 머리로는 어떻게 전류가 emitter에서 collector로 흐를 수 있지라는 생각이 들거든요. 얕은 지식에서 나온 질문이라 어이가 없으실 수 도 있겠지만 혹시 보신다면 답변 부탁드립니다 ㅜㅜ

    • addr | edit/del Favicon of http://gamma0burst.tistory.com BlogIcon gamma0burst 2018.04.20 21:40 신고

      개념만 얘기하면 pn접합에서 전류원은 minority carrier의 농도차이에 의한 확산이라고 했습니다.
      npn에서 e-b,b-c가 순방향이면 n타입인 e,c에서는 홀이 base의 반대 방향으로 확산됩니다.
      (홀의 농도 프로파일이 base쪽이 높고 base에서 멀어질수록 낮아지기때문에.)
      p타입인 base에서의 전자의 농도 프로파일을 보면 e쪽이 높고 c쪽이 낮습니다.
      e쪽이 n+로 도핑농도가 높기때문에 e에서 더 많은 전자가 유입되고, c에서는 상대적으로 적은 전자가 유입됩니다.

      일반적으로 도핑농도는 e>b>c 입니다.
      즉, e,c,b 각 영역 내에서 minority carrier 농도의 변화 정도(기울기)를 비교하면 b>e>>c
      전자는 b에서 e->c 방향으로 확산이동
      e,c에서는 홀이 base에서 멀어지는 방향으로 확산이동합니다.
      전자를 보면 e->b->c로 거쳐 이동하는 것이고, 홀은 b의 전극으로 들어와서 e,c 방향으로 갈라져서 나가는게 됩니다.

      base에서만 전자의 농도차이가 있는데 어떻게 e,c에서의 전자 거동을 얘기해서 e->b->c로 전자가 이동한다고 할 수 있느냐는 의문이 있을 수 있는데
      소자의 전기적인 해석에서 전류나 캐리어의 흐름은 각 구간에 대해 연속적인 것으로 보기때문에 b에서 전류가 있고 그 방향이 있다면 인접한 영역에서도 연속적이고 일관된 전류, 캐리어의 흐름이 있다고 해석할 수 밖에 없습니다.
      실제 현상이 그렇게 일어나고 있기때문에 모델링을 현실에 맞추는겁니다.

  17. addr | edit/del | reply eedd 2018.04.23 15:30 신고

    안녕하세요 궁금한게 있는데 도핑농도가 높아지면 식에 의하면 포워드 전류가 줄어드는데 머릿속으로 생각하면 도핑농도가 높아져서 캐리어가 많아졌는데 전류가 줄어드는게 이해가 잘 안되는데 설명해주실수 있나요?

    • addr | edit/del Favicon of http://gamma0burst.tistory.com BlogIcon gamma0burst 2018.04.23 18:15 신고

      전류발생의 주원인이 minority carrier이기때문입니다.
      도핑농도가 높아지면 minority carrier는 줄어들지요.

  18. addr | edit/del | reply 안녕하세요 2018.05.20 22:10 신고

    안녕하세요 궁금하게 있는데 다이오드의 특성곡선에서 순방향전류가 지수함수적으로 증가하는이유를 다수캐리어와 페르미레벨의 관점에서 설명해야하면 어떻게 설명할수있을까요?

    • addr | edit/del Favicon of http://gamma0burst.tistory.com BlogIcon gamma0burst 2018.05.22 14:33 신고

      출제의도를 정확히 몰라서 해석 방향이 맞는지는 모르겠지만 되는대로 해보면,

      다이오드 전류는 소수캐리어 농도차이에 의한 확산이 주가 되는데
      다수캐리어였던 캐리어가 소수캐리어가 되는 영역으로(예를 들면 n타입의 전자가 p타입으로) 확산하면 캐리어 농도가 exponential하게 감소합니다.
      확산 전류는 크게보면 소수캐리어 농도의 미분값이니 역시나 지수함수로 나오고요.

      다수캐리어와 페르미레벨을 쓰려면 왜 소수캐리어가 지수적으로 감소하는지를 설명해야할거 같은데
      이건 excess 캐리어에 대한 내용을 언급하면 될거 같네요.
      전자의 생성률과 결합률로 시작해서 유도과정을 거치면 초기값에서 지수적으로 감소한다는 결론이 나옵니다.
      이 계산에서 캐리어 농도가 나오니 다수캐리어와 페르미레벨이 쓰이긴하는데, 이걸 개념적으로 설명하라 그러면 쉽지 않을거 같네요.

  19. addr | edit/del | reply 2018.06.09 00:57

    비밀댓글입니다

    • addr | edit/del Favicon of http://gamma0burst.tistory.com BlogIcon gamma0burst 2018.06.09 08:12 신고

      공핍영역에 표시된 +,- 입자는 space charge입니다.
      도핑된 원자가 전자를 내보내거나 얻으면서 극성을 띄는 상태입니다.

  20. addr | edit/del | reply 전자 2018.07.07 17:11 신고

    궁금한게 있습니다! 위에 글에서 보면 p타입의 전자가 배일런스 밴드에서 컨덕션밴드로 올라와 n타입으로 이동한다고 되있는데 그렇게되면 전류가 n에서 p로 흐르게 되는건가요? pn 다이오드는 n타입의 전자가 p로 이동으로 하는 것이고 potential barrier를 낮추기 위해 forward bias를 인가해서 낮춤으로써 전자의 이동을 원활하게 시켜 전류가 p에서 n으로 흐르게 되는 거 아닌가요?

    • addr | edit/del Favicon of http://gamma0burst.tistory.com BlogIcon gamma0burst 2018.07.09 18:30 신고

      pn다이오드 전류의 주 원인은 minority carrier의 농도차이에 의한 확산입니다.
      p타입 영역에서는 전자, n타입 영역에서는 홀이겠지요.
      본문을 보시면 이 때 농도 분포를 보면
      p타입에서 전자는 n타입쪽(n타입과의 경계)에서 가장 높고 거기서 멀어질수록, 즉 n타입에서 멀어질수록 낮아집니다.
      농도 차이로 인해 전자는 경계에서 멀어지는 방향으로 움직입니다.
      홀의 경우 반대로 보면 되겠지요.

      일반적인 형태인 왼쪽이 p타입, 오른쪽이 n타입이라면
      전자는 왼쪽으로 이동, 홀은 오른쪽으로 이동합니다.
      전류는 왼쪽에서 오른쪽으로 흐르는게 되는거지요.

      전자가 p타입에서 n타입으로 이동한다는 내용은 여기에 없습니다.

  21. addr | edit/del | reply 전자 2018.07.18 17:37 신고

    궁금한게 있습니다! 제너 다이오드 같은 경우는 정전압을 구성하거나 과전압을 보호하는데 사용하는 걸로 알고있습니다. zener breakdown은 고농도도핑에 의해서 tunneling이 발생하는데 이 특성을 이용한 것이 정전압이나 과전압 보호인가요?

    • addr | edit/del Favicon of http://gamma0burst.tistory.com BlogIcon gamma0burst 2018.07.18 18:00 신고

      breakdown 전압을 컨트롤해서 역방향에서 급격한 전류를 흐르게 하지만 전압을 일정하게 유지하는 방식으로 동작합니다.
      전압은 breakdown 전압으로 일정하고 이 때 전류는 급격히 커지는거지요.