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반도체 기초 Chapter 13 - 3. 접합형 전계효과 트랜지스터 (JFET, MESFET 등) 채널길이 변조현상 Chapter 13 - 3. 접합형 전계효과 트랜지스터 (JFET, MESFET 등) 채널길이 변조현상 접합형 전계효과 트랜지스터 (JFET, MESFET 등)의 전달 컨덕턴스가 좋은 경우- 높은 채널 전하의 이동도- 두꺼운 채널- 큰 게이트 폭 / 길이- 짧은 게이트 길이 하지만 게이트 길이가 너무 짧아지면 짧은 채널효과가 나타나서 소자 특성에 큰 영향을 미친다. 포화영역 상태에서의 채널길이 변조현상 포화영역 상태에서의 채널길이 변조현상 조건 1) 접합형 전계효과 트랜지스터 (JFET, MESFET 등)의 채널길이 짧음조건 2) 드레인 전압 > 포화전압위 두 조건을 만족할 때 중성영역 채널 길이가 짧아지고, 포화영역 상태임에도 불구하고 드레인 전압이 증가할수록 드레인 전류가 증가한다. 채널길이 변조.. 공감수 4 댓글수 7 2024. 4. 6.
반도체 기초 Chapter 13 - 2. 접합형 전계효과 트랜지스터(JFET, MESFET 등)의 상태에 따른 전기적 특성 Chapter 13 - 2. 접합형 전계효과 트랜지스터(JFET, MESFET 등)의 상태에 따른 전기적 특성 접합형 전계효과 트랜지스터의 구분접합형 전계효과 트랜지스터는 게이트 전압이 인가되지 않았을 때 전도성 채널이 형성되어 있는지 아닌지에 따라 구분한다. - 공핍형(depletion mode) 전계효과 트랜지스터게이트 전압이 0일 때 전류가 흐를 수 있는 중성채널 영역이 있는 전계효과 트랜지스터이다. 게이트에 역방향 전압을 인가해서 공간전하 영역이 확장되면 전도성 중성채널이 축소된다.따라서 게이트 전압이 역방향으로 커질수록 전도성 중성채널은 넓어지고 드레인 전류는 증가한다. - 생성형(enhancement mode) 전계효과 트랜지스터게이트 전압이 0일 때 전류가 흐를 수 있는 중성채널 영역이 없는.. 공감수 1 댓글수 0 2024. 4. 5.
반도체 기초 Chapter 13 - 1. 접합형 전계효과 트랜지스터(JFET, MESFET 등) 특징 Chapter 13 - 1. 접합형 전계효과 트랜지스터(JFET, MESFET 등) 특징 전계효과 트랜지스터 (FET)수직 방향 전계를 형성해서 전도성 채널을 만들고, 수평 방향 전계를 형성해서 전도성 채널의 캐리어를 드리프트 시킨다. 전계효과 트랜지스터 (FET)의 종류- 절연 게이트 전계효과 트랜지스터 (MOSFET)- 접합형 전계효과 트랜지스터 (JFET)- 쇼트키 (접합형) 전계효과 트랜지스터 (MESFET)- 고이동도 전계효과 트랜지스터 (MODFET 또는 HEMT) 전계효과 트랜지스터의 기판을 Si로 사용하면 게이트에 절연성 산화막(SiO2)이 잘 형성된다. 하지만 Si 기판보다 캐리어 이동도가 더 크게 만드려고 할 때는 게이트에 절연성 산화막(SiO2)이 잘 형성되지 않는다. 이런 경우 접합.. 공감수 0 댓글수 0 2024. 4. 4.
반도체 기초 Chapter 12 - 7. MOSFET의 소형화로 인한 특성 변화 Chapter 12 - 7. MOSFET의 소형화로 인한 특성 변화 채널의 길이에 따른 MOSFET의 속도 포화와 드레인 전류의 변화채널 길이에 따라 드레인 전류 포화가 일어나는 원인이 다르면 전류-전압 관계식도 달라진다. - MOSFET의 채널 길이가 긴 경우1) 채널의 길이가 긴 MOSFET에서는 채널 소멸에 의한 드레인 전류 포화가 일어난다. 이때 드레인 포화 전압은 임계전압과 게이트 전압에 의해 결정된다.2) 채널 길이가 길어서 수평 방향 전계가 약하다. 따라서 드레인 전압이 증가하면 채널 소멸 현상이 캐리어의 속도 포화 현상보다 먼저 일어난다.3) 드레인 포화 전류는 유효 게이트 전압의 제곱에 비례한다. - MOSFET의 채널 길이가 짧은 경우1) 속도 포화에 의한 드레인 포화 전류가 생성된다.. 공감수 0 댓글수 0 2024. 4. 3.
반도체 기초 Chapter 12 - 6. MOSFET의 기생 BJT Chapter 12 - 6. MOSFET의 기생 BJT n-MOSFET은 소스/기판/드레인이 n+/p/n+ 형태로 연결되어 있다. 이는 MOSFET에 기생 BJT가 병렬 연결된 것과 같아서 MOSFET의 전기적 특성을 따르지 않을 때가 있다. 또한 반도체 소자의 소형화를 위해 MOSFET의 게이트 길이는 점점 짧아지는데 게이트 길이가 짧아질수록 기생 BJT의 동작 특성이 뚜렷해진다. 예를 들면 눈사태 붕괴 현상이 발생할 정도의 큰 전압이 아님에도 불구하고 기생 BJT의 영향으로 인해 드레인 전류가 급격하게 증가하는 때가 있다. 기생 BJT의 특성에 따른 활용- 기생 BJT의 특성을 억제하는 경우MOSFET 본래의 기능을 유지하여 MOSFET 또는 CMOS 등으로 이루어진 소자를 안정적으로 동작시키기 위한.. 공감수 1 댓글수 2 2024. 4. 2.
반도체 기초 Chapter 12 - 5. 큰 드레인 전압이 인가된 MOSFET의 특성 Chapter 12 - 5. 큰 드레인 전압이 인가된 MOSFET의 특성 n - MOSFET의 채널 전하(전자)는 드레인 전압에 의해 수평 방향 전계가 형성되면 그 힘을 받아 소스에서 드레인으로 일정한 속도로 드리프트 된다. 과열 이동전하이동전하의 운동 에너지가 주변의 온도에 의한 열 에너지에 비해 훨씬 큰 상태 MOSFET의 포화 영역 상태에서는 전계의 세기는 드레인 접합 부근에서 가장 강하다. 따라서 그 부근에서 채널 전하는 큰 운동에너지를 얻는다.과열 이동전하는 격자 충돌 시 충돌 이온화 과정을 일으킨다. 따라서 채널 영역에 전자-정공 켤레를 생성한다. 이때 생성된 전자는 드레인 방향으로 이동하고 정공은 소스 또는 기판영역으로 이동한다.이 현상에 의해 MOSFET으로서 전기적 특성이 변화한다. (.. 공감수 0 댓글수 0 2024. 4. 1.
반도체 기초 Chapter 12 - 4. 기판전압에 의한 드레인 전류와 임계전압 변화 Chapter 12 - 4. 기판전압에 의한 드레인 전류와 임계전압 변화 기판전압 효과MOSFET의 기판전압에 의해 임계전압(MOSFET의 전기적 특성)이 변화한다. MOSFET에는 기판 / 소스 접합과 기판 / 드레인 접합이 있다. 이 접합 사이에 전류가 흐르는 것을 막아야 한다. 기판전압 효과계수기판전압이 임계전압의 변화(MOSFET의 전기적 특성 변화)에 영향을 미치는 계수 기판의 산화막 정전용량과 도핑 농도에 의해 결정된다. - 산화막 정전용량이 클수록 기판전압 효과는 감소한다.- 기판의 도핑 농도가 낮을수록 기판전압 효과는 감소한다.- 산화막이 얇을수록 기판전압 효과는 감소한다.- 유전상수가 클수록 기판전압 효과는 감소한다. 약한 반전 상태의 드레인 누설 전류MOSFET의 소형화로 인해 인접.. 공감수 0 댓글수 0 2024. 3. 31.
반도체 기초 Chapter 12 - 3. MOSFET의 특성 Chapter 12 - 3. MOSFET의 특성 MOSFET의 입출력 전달 컨덕턴스전달 컨덕턴스는 입력 전압에 따른 출력 전류가 얼마나 변하는지 나타내는 지표이다. MOSFET과 같은 3 단자 소자는 전달 컨덕턴스를 통해 성능을 확인한다. 만약 MOSFET을 증폭기로 사용한다면 최대 전압 증폭률을 포화 영역에서 동작점으로 세팅하기 때문에 전달 컨덕턴스에 영향을 미치는 특성지표를 잘 이해해야 한다. 포화영역에서 MOSFET의 전달 컨덕턴스를 결정하는 특성지표- MOSFET을 구성하는 재료와 채널 전하의 이동도- 산화막 정전용량- 채널 길이와 폭- 임계전압- 포화 영역(동작점)의 드레인 전류 MOSFET과 BJT의 동작 특성 비교BJT: 에미터에서 주입한 캐리어가 베이스 중성 영역으로 확산하고 콜렉터/베.. 공감수 0 댓글수 0 2024. 3. 30.
반도체 기초 Chapter 12 - 2. MOSFET의 구조와 전류 관계식 Chapter 12 - 2. MOSFET의 구조와 전류 관계식 MOSFET에서는 절연성 산화막으로 인해 수직방향 전류는 흐르지 않는다. 수평방향 전류인 드레인 전류가 흐른다.드레인 전류는 전도성 채널의 두께, 산화막 정전용량, 채널전하의 농도와 이동도에 의해 그 크기가 결정된다. MOSFET의 전류-전압 특성을 유도하기 위한 과정1. 기판 단자는 소스와 전위가 동일하다.2. 게이트 전압은 임계전압보다 크게 인가된다.3. 채널전하의 이동속도는 드레인 전압에 의해 형성된 수평 방향 전계의 세기에 비례한다.4. 전류-전압 관계식은 선형영역이다. MOSFET의 전류 형성MOSFET을 포함한 전계효과 트랜지스터는 전자 또는 정공 중 한 종류만 전도성 채널을 형성하고 전류를 만드는 유니폴라(unipolar) 소자.. 공감수 0 댓글수 0 2024. 3. 29.
반도체 기초 Chapter 12 - 1. MOSFET의 전류-전압 특성 Chapter 12 - 1. MOSFET의 전류-전압 특성 전계효과 트랜지스터(FET)는 게이트 전압을 통해서 전류를 조절한다. MOSFET 전류 형성 과정Step 1) 수직방향 전계 형성게이트 전압을 인가하면 수직방향 전계가 만들어진다.수직방향 전계로 인해 기판 표면에 모인 이동 전하가 전도성 채널을 만든다. Step 2) 수평방향 전계 형성전도성 채널이 만들어진 뒤, 채널 양단에 전압을 인가하면 수평방향 전계가 만들어진다.수평방향 전계로 인해 채널의 전하가 드리프트 되어 드레인 전류를 만든다. 전도성 채널의 저항성을 결정하는 지표- 게이트 전압- 산화막 정전용량- 임계전압- 채널 길이- 채널 폭 (수직 단면적) 드레인 전류를 결정하는 지표- 게이트 전압 (수직방향 전계)- 단위면적당 산화막 정전용량-.. 공감수 0 댓글수 0 2024. 3. 28.
반도체 기초 Chapter 11 - 5. 전압 세기에 따른 MOS 구조의 C-V 특성 Chapter 11 - 5. 전압 세기에 따른 MOS 구조의 C-V 특성 MOS 구조의 C-V 특성은 게이트 전압의 변화에 따른 게이트 전화량의 변화이다.산화막 정전 용량, 게이트 영역 정전용량, 기판영역 정전용량 모두가 직렬로 연결된 구조이다.MOS 구조의 정전용량은 기판 영역의 정전용량과 같다. (다른 정전용량은 매우 작다.) 기판 영역의 전하- 다수 캐리어의 축적과 공핍- 소수 캐리어인 반전 전하 게이트 전압 변화에 따른 C-V 특성 변화 임계전압보다 낮은 게이트 전압이 인가된 MOS 구조의 C-V 특성 - 다수 캐리어 축적 상태의 C-V 특성 (V_G 게이트 전압이 작게 변해도 기판 정전용량은 크게 변한다. - 평탄대역 상태의 C-V 특성 (V_G = V_FB)게이트 전압에 평단대역 크기의 전.. 공감수 0 댓글수 0 2024. 3. 27.
반도체 기초 Chapter 11 - 4. MOS 구조의 임계전압과 일함수 Chapter 11 - 4. MOS 구조의 임계전압과 일함수 임계전압은 MOS 구조의 특성에서 가장 중요한 지표이다. 그리고 MOSFET의 동작 상태를 제어할 수 있는 전압이다. MOS 구조의 임계전압임계전압에 영향을 주는 지표- 게이트의 도핑 종류와 농도, 기판의 도핑 종류와 농도: 평탄 대역 전압과 기판의 일함수 차이 결정- MOS 산화막의 두께와 유전 상수: 산화막 정전용량 결정 (산화막의 두께가 얇을수록, 유전 상수가 클수록 임계전압 감소)- 기판의 도핑 농도와 페르미 전위 (기판의 도핑 농도가 증가할수록 임계전압 증가)- 임계 상태의 공간전하량: 게이트 산화막 양단의 전압 강하 결정 대부분 경우에 산화막의 재료 또는 두께를 조절해서 임계전압을 제어한다. 온도에 따른 임계전압의 변화트랜지스터의.. 공감수 0 댓글수 2 2024. 3. 26.
반도체 기초 Chapter 11 - 3. 게이트(gate) 전압에 따른 동작 상태 Chapter 11 - 3. 게이트(gate) 전압에 따른 동작 상태 MOSFET의 전기적 특성은 고정 전하량과 이동 전하량의 합인 기판영역 전하량에 따라 결정된다. 고정 전하에 의한 기판 전하량고정 전하에 의한 기판 전하량은 게이트(gate) 전압에 따라 변화하는 공간전하 영역의 폭을 통해 알아낸다. 이동 전하에 의한 기판 전하량이동 전하에 의한 기판 전하량은 정공에 의한 전하량과 전자에 의한 전하량을 통해 알아낸다. 표면 전위에 따른 기판 전하량의 변화고정 전하량과 이동 전하량의 합인 기판 전하량은 반도체 기판 영역의 표면 전위의 함수로 표기할 수 있다. - 표면 전위가 (+) 일 때기판 영역의 전자가 기판 영역 전체 전하량을 결정한다. - 표면 전위가 (-) 일 때기판 영역의 정공이 기판 영역 전체.. 공감수 0 댓글수 0 2024. 3. 25.
반도체 기초 Chapter 11 - 2. MOS 구조의 에너지 대역도 Chapter 11 - 2. MOS 구조의 에너지 대역도 MOSFET의 수직 방향 전계에 의한 채널영역의 전하량 변화는 MOS 구조와 게이트 전압이 결정한다.열평형 상태의 에너지 대역도는 pn 접합 다이오드의 에너지 대역도와 유사하다.pn 접합 다이오드에서 전자와 정공에 대한 에너지 장벽이 낮아지는 전압을 순방향 전압이라고 정의한다. 하지만 MOS에서는 전자와 정공에 대한 에너지 장벽이 높아지는 전압을 양의 게이트(gate) 전압이라고 정의한다. 따라서 pn 접합 다이오드에서의 순방향 전압과 MOS 구조에 양의 게이트 전압이 가해질 때 현상의 차이가 있다는 것을 알고 있어야 한다. MOS 구조의 열평형 상태의 에너지 대역도접합을 형성하기 전의 열평형 상태에서 모든 영역에서 E_F가 일정함을 이용해서 에.. 공감수 0 댓글수 0 2024. 3. 24.
반도체 기초 Chapter 11 - 1. MOS에 대해서 Chapter 11 - 1. MOS에 대해서 3단자 소자를 활용하는 방법- 임계 전압에 도달하기 전까지 조절 전류는 최소가 되게 한다.- 임계 전압에 도달하면 조절용 전압에 의한 출력 전류는 크게 한다.- 입력 신호에 따른 출력의 변화는 작게 한다.- 전류 증폭률은 크게 한다. MOS 구조- 기판 영역- 산화막- 소스(source)와 드레인(drain): 기판 영역과 반대로 도핑- 게이트(gate): 반전 전하층 형성 및 조절 MOSFETMOS 구조에서 전계 효과를 통해 전류를 형성하는 소자 MOSFET 전류게이트 (gate) 전압이 수직 방향 전계를 만들고 반전된 이동 전하량을 조절한다.드레인(drain) 전압이 수평 방형 전계를 만들고 반전된 이동 전하의 이동 속도를 조절한다.따라서 MOSFET은 .. 공감수 0 댓글수 0 2024. 3. 23.
반도체 기초 Chapter 10 - 6. 실제 바이폴라 트랜지스터(BJT)의 전류-전압 특성 Chapter 10 - 6. 실제 바이폴라 트랜지스터(BJT)의 전류-전압 특성 실제 바이폴라 트랜지스터(BJT)는 베이스 폭이 좁다. 그렇기 때문에 콜렉터 전류가 변화하는 몇 가지 현상이 있다.- 베이스 폭 변조 효과- 에미터 전류가 에미터/베이스 접합 부분으로 몰리는 현상- 불균일하게 도핑된 베이스로 인한 트랜지스터 성능 개선 효과- 큰 콜렉터 전압에 의한 콜렉터 전류 붕괴 현상 콜렉터 전류 변화 현상npn 바이폴라 트랜지스터(BJT) 특성- 베이스의 도핑 농도는 에미터 도핑 농도보다 훨씬 낮다. (에미터의 전자 주입 효율을 높이기 위해)- 베이스 중성영역의 폭은 확산길이보다 훨씬 좁다. (베이스 전송 효율과 전류 증폭률, 고주파/스위칭 특성을 높이기 위해)- 순방향 능동 상태일 때 콜렉터/베이스 .. 공감수 0 댓글수 0 2024. 3. 22.
반도체 기초 Chapter 10 - 5. 바이폴라 트랜지스터(BJT)의 콜렉터, 베이스, 에미터 전류 Chapter 10 - 5. 바이폴라 트랜지스터(BJT)의 콜렉터, 베이스, 에미터 전류 에미터 전류 베이스/에미터 접합에 순방향 전압을 걸었을 때 에미터 전류 구성- 에미터에서 베이스로 전자를 주입해서 콜렉터에 도달한 전류- 베이스에서 에미터로 정공을 주입해서 에미터에 도달한 전류- 에미터 공간전하 영역에서 전자와 정공끼리 재결합에 의한 전류 전류 크기 비교 에미터에서 베이스로 전자를 주입해서 콜렉터에 도달한 전류∨베이스에서 에미터로 정공을 주입해서 에미터에 도달한 전류+에미터 공간전하 영역에서 전자와 정공끼리 재결합에 의한 전류 에미터 전류는 베이스/에미터 접합에 인가된 순방향 전압에 비례한다. 베이스 전류 베이스/에미터 접합에 순방향 전압을 걸었을 때 베이스 전류 구성- 베이스에서 에미터로 .. 공감수 0 댓글수 0 2024. 3. 21.
반도체 기초 Chapter 10 - 4. 바이폴라 트랜지스터(BJT)의 순방향 능동 상태 전류 Chapter 10 - 4. 바이폴라 트랜지스터(BJT)의 순방향 능동 상태 전류 베이스/에미터 접합에 순방향 전압이 인가되었을 때 npn 바이폴라 트랜지스터(BJT)에서 소수 캐리어에 의한 전류는 확산 전류만 고려하면 된다. 이 전류는 전자에 의한 확산 전류와 정공에 의한 확산 전류가 있다. 전자에 의한 확산 전류전자에 의한 확산 전류는 콜렉터 전류에서 핵심적인 전류 성분이다. 전자에 의한 확산 전류가 결정되는 요소- 베이스 영역의 소수 캐리어인 전자 농도 (도핑 농도 등)- 확산 계수, 평균 수명, 확산 길이- 베이스 중성 영역의 길이- 베이스/에미터 접합 순방향 전압 세기 베이스/에미터 접합에 순방향 전압이 세질수록 에미터에서 베이스로 주입하는 전자 농도가 증가하고 대부분의 전자가 콜렉터로 모인다.. 공감수 0 댓글수 0 2024. 3. 20.
반도체 기초 Chapter 10 - 3. 바이폴라 트랜지스터(BJT) 동작 상태 Chapter 10 - 3. 바이폴라 트랜지스터(BJT) 동작 상태 바이폴라 트랜지스터(BJT)는 에미터, 베이스, 콜렉터로 이루어진 소자이다.소자에 인가되는 전압의 방향이나 세기에 따라 전자를 주입하는 에미터와 전자를 수집하는 콜렉터가 역할이 서로 바뀌기도 하고 전기적 특성이 변화한다. 바이폴라 트랜지스터(BJT) 동작 상태 구분베이스 - 에미터에 걸리는 전압(V_BE)과 콜렉터 - 베이스에 걸리는 전압(V_CB)에 인가된 전압에 따른 소자 동작은 네 가지로 구분할 수 있다. npn 바이폴라 트랜지스터(BJT) 기준 동작 상태- 순방향 능동 상태베이스/에미터 순방향 전압 (V_BE > 0), 콜렉터/베이스 순방향 전압 (V_CB > 0)신호를 증폭하기 위한 동작에 유리하다. - 역방향 능동 상태베이스.. 공감수 0 댓글수 2 2024. 3. 19.
반도체 기초 Chapter 10 - 2. 바이폴라 트랜지스터(BJT) 구조와 동작 원리 Chapter 10 - 2. 바이폴라 트랜지스터(BJT) 구조와 동작 원리 pn 접합 2개로 구현된 바이폴라 트랜지스터(BJT)npn 바이폴라 트랜지스터(BJT) 구조 기준 - 베이스두 pn 접합이 공유하는 하나의 영역p형 중성 영역이 베이스가 된다. - 에미터순방향 전압이 가해져서 에너지 장벽이 낮아지고 베이스로 캐리어를 주입하는 영역왼쪽의 n형 영역이 베이스로 전자를 주입한다. 따라서 에미터가 된다. - 콜렉터역방향 전압이 가해져서 공간전하 영역의 전계를 통해 전자를 수집하는 영역오른쪽의 n형 영역이 콜렉터로 전자를 수집한다. 따라서 콜렉터가 된다. 과잉 캐리어의 확산 길이가 베이스의 중성 영역의 길이보다 길다. n형 에미터에서 베이스로 주입된 전자는 곧바로 콜렉터 접합에 도달할 수 있다. 콜렉터 .. 공감수 1 댓글수 2 2024. 3. 18.
반도체 기초 Chapter 10 - 1. 바이폴라 트랜지스터(BJT)의 전류-전압 특성 Chapter 10 - 1. 바이폴라 트랜지스터(BJT)의 전류-전압 특성 2단자 소자(반도체 접합 소자)의 전기적 특성반도체 접합 한 개 사용한 소자. 전기 전도도와 저항을 설정할 수 있다. 불순물의 종류와 농도나 반도체의 기하학적 구조에 따라 전기적 특성이 달라진다. 3단자 소자(트랜지스터 transistor)의 전기적 특성 반도체 접합을 여러 개 이어 붙인 소자. 신호의 증폭이 가능하다. 작은 전압을 인가하더라도 전류를 증폭해서 출력할 수 있다. 트랜지스터의 종류- 바이폴라 트랜지스터 (Bipolar Junction Transistor, BJT)전기적 특성을 결정하는 캐리어가 전자와 정공(바이폴라 bipolar)인 소자 - 전계효과 트랜지스터 (Field Effect Transistor, FET)전.. 공감수 0 댓글수 0 2024. 3. 17.
반도체 기초 Chapter 9 - 3. 정류형 금속-반도체 접합의 특성 Chapter 9 - 3. 정류형 금속-반도체 접합의 특성 쇼트키 다이오드(Schottyky diode): 금속과 반도체로 이루어진 접합 다이오드 금속 - n형 반도체로 이루어진 n형 쇼트키 접합의 에너지 대역도금속 - 반도체 접합에서도 두 영역에 존재하는 전자와 정공 농도 차이에 의한 페르미 준위의 차이가 발생한다. 따라서 열평형 상태에 내부 전계와 경계면에 에너지 장벽이 형성된다. 쇼트키 장벽n형 쇼트키 접합에서 금속의 전자에 대한 에너지 장벽n형 반도체의 도핑 농도와 관계가 없이 금속의 일함수와 반도체의 전자 친화도에 영향을 받는다. - 순방향 전압이 인가되었을 때에너지 장벽이 낮아져서 전자가 반도체에서 금속으로 이동한다. 따라서 금속에서 반도체로 순방향 전류가 흐른다. - 역방향 전압이 인가되었.. 공감수 0 댓글수 0 2024. 3. 16.
반도체 기초 Chapter 9 - 2. 이종접합 다이오드의 전류-전압 특성 Chapter 9 - 2. 이종접합 다이오드의 전류-전압 특성 이종접합 Np다이오드와 동종접합 np다이오드의 전류-전압 특성 차이점- 전자와 정공에 대한 에너지 장벽의 차이- 전압이 인가되었을 때 전자와 정공의 열 방출량 차이- 중성 영역의 고유 캐리어 농도 차이- 과잉 캐리어의 평균수명, 확산계수 및 확산길이 차이- 과잉 캐리어 농도 분포와 전류밀도 분포에 차이 이종접합 다이오드의 전류-전압 특성은 에너지 밴드갭이 큰 영역에서 작은 영역으로 이동하는 캐리어가 큰 영향을 미친다. 왜냐하면 에너지 밴드갭이 작은 영역에서 큰 영역으로 이동하는 캐리어의 양은 매우 작기 때문이다. 이종접합의 과잉 캐리어 농도 분포일정한 DC 전압이 인가되고 있는 정상 상태의 이종접합 Np다이오드중성 영역에서 전계가 존재하지 .. 공감수 0 댓글수 2 2024. 3. 15.
반도체 기초 Chapter 9 - 1. 반도체 이종접합과 금속-반도체 접합의 특성 Chapter 9 - 1. 반도체 이종접합과 금속-반도체 접합의 특성 이종접합(heterojunction) 방식은 동종접합 방식과 다르게 서로 다른 전자와 정공의 에너지 장벽을 독립적으로 조절할 수 있다. 예를 들면 특정 캐리어의 이동을 자유롭게 할 수 있다. 따라서 반도체 소자의 성능을 향상시키는데 도움이 된다. 이종접합의 구조- 에너지 밴드갭이 서로 다른 두 반도체의 접합- 금속과 반도체의 접합 이종접합을 이해하기 위해 알아야 할 내용- 이종접합의 에너지 대역도 (이종접합의 형태에 따라 에너지 대역도는 달라진다.)- 이종접합 다이오드의 전류-전압 특성 금속과 반도체의 접합 특징- 전류-전압 특성은 전압의 극성에 따라 방향성이 정해지는 것과 그렇지 않은 것이 있다.- pn접합 다이오드와 비교했을 때 차.. 공감수 0 댓글수 4 2024. 3. 14.
반도체 기초 Chapter 8 - 4. pn접합 다이오드의 역방향 접합 붕괴 현상 Chapter 8 - 4. pn접합 다이오드의 역방향 접합 붕괴 현상 pn접합 다이오드의 역방향 접합 붕괴 현상소자에 매우 큰 역방향 전압이 인가되었을 때 매우 큰 역방향 전류가 흐르는 현상 의도치 않은 접합 붕괴 현상 때문에 다이오드가 파괴되기도 한다. 하지만 이 현상을 조절하면 유용하게 활용할 수도 있다.- 일정한 전압 유지- 정전기 방전 현상 이용하여 다이오드 소자의 동작 파괴 방지 접합 붕괴 현상 종류- 눈사태 접합 붕괴 (avalanche breakdown)- 제너 접합 붕괴 (Zener breakdown)- 완전 공핍에 의한 접합 붕괴 (punch-through breakdown) 큰 역방향 전류가 인가되었을 때 역방향 전류 구성 성분- 중성 영역의 확산 전류- 공간전하 영역의 열생성 전류- .. 공감수 0 댓글수 2 2024. 3. 12.
반도체 기초 Chapter 8 - 3. 공간전하영역의 열생성과 재결합 전류 Chapter 8 - 3. 공간전하영역의 열생성과 재결합 전류 이상적인 pn 접합 다이오드의 전류→ 중성 영역에서 과잉 캐리어의 확산에 의한 전류만 고려한다. 실제 pn 접합 다이오드의 전류→ 공간전하 영역의 전자와 정공의 생성 및 재결합에 의한 전류까지 고려한다. 공간전하 영역에서 전자와 정공의 생성 및 재결합에 의한 전류전압의 세기와 방향에 따라 공간전하 영역에 형성되어 있는 전계의 세기와 방향도 변화한다.n형 영역과 p형 영역이 접합됨으로써 결함 준위가 형성된다. 결함 준위의 위치와 농도가 공간전하 영역에서 전자와 정공의 생성 및 재결합에 영향을 미친다. 순방향 전압이 인가되었을 때n형 영역으로부터 전자와 p형 영역으로부터 정공이 공간전하 영역을 통과하는데 그 과정에.. 공감수 0 댓글수 0 2024. 3. 11.
반도체 기초 Chapter 8 - 2. 이상적인 pn접합 다이오드의 특성 Chapter 8 - 2. 이상적인 pn접합 다이오드의 특성 이상적인 pn 접합 다이오드의 전류-전압 특성이상적인 pn 접합 다이오드의 전류-전압 특성은 소수 캐리어가 어떻게 이동하는지에 따라 결정된다. 이상적인 pn 접합 다이오드의 전류확산에 의한 소수 캐리어의 이동에 따른 전류가 주도 전류이다. - 이유 ①: 농도 변화에 의한 확산 전류 >> 전계에 의한 드리프트 전류다이오드 전류는 농도 변화에 의한 확산 전류와 전계에 의한 드리프트 전류의 합이다. 하지만 pn접합 다이오드에 전압이 인가될 때 주입되는 과잉 캐리어는 열평형 상태의 다수 캐리어 농도보다 훨씬 적다. 따라서 농도 변화에 의한 확산 전류와 비교하면 전계에 의한 드리프트 전류는 무시할 수 있다. - 이유 ②: .. 공감수 0 댓글수 0 2024. 3. 10.
반도체 기초 Chapter 8 - 1. pn접합 다이오드의 전류-전압 특성 Chapter 8 - 1. pn접합 다이오드의 전류-전압 특성인가전압에 따라 pn접합 다이오드의 전류-전압 특성이 어떻게 변화하는지 이해하는 것이 중요하다. pn 접합 다이오드는 중성영역의 소수 캐리어가 전기적 특성을 결정하는 bipolar 소자이다. pn 접합 다이오드에 전압을 인가하면 에너지 장벽의 변화에 의해 과잉 캐리어가 생성된다. 그리고 이 과잉 캐리어의 이동으로 전류가 형성된다. - 전압을 인가했을 때 중성 영역 내에서 일어나는 현상에너지 대역도 변화과잉 캐리어 농도 분포 변화 - 전압을 인가했을 때 공간전하 영역 내에서 일어나는 현상역방향 전압이 인가되었을 때 누설 전류 생성순방향 전압이 인가되었을 때 전류-전압 특성 변화기생저항 발생 및 이로 인한 전류-전압 특성 변화.. 공감수 0 댓글수 0 2024. 3. 9.
반도체 기초 Chapter 7 - 4. 인가전압과 pn접합의 특성 변화 Chapter 7 - 4. 인가전압과 pn접합의 특성 변화인가전압의 세기 및 방향 (순방향 or 역방향)을 통해 pn접합의 전하밀도, 전하 유동밀도, 전계분포, 전위분포, 에너지 대역도를 조절할 수 있다. pn 접합에 인가한 전압에 관계없이- 최대 전계 ∝ 인가전압 제곱근- 도핑 농도가 낮을수록 최대 전계의 증가는 둔해진다. 따라서 고전압용 다이오드는 도핑 농도가 낮은 pn 접합을 이용한다.- 두 영역의 도핑 농도 비에 의해 공간전하 영역의 폭이 결정된다. pn 접합에 인가한 전압이 순방향일 때인가전압이 순방향일 때, p형 영역에 양의 전압, n형 영역에 음의 전압을 가한다. - 공간전하 영역의 폭과 공간 전하량이 감소한다.- 두 영역의 중성영역의 전위차가 감소한다. 이에 따라 에.. 공감수 0 댓글수 0 2024. 3. 8.
반도체 기초 Chapter 7 - 2. pn 접합 형성과 에너지 대역도 Chapter 7 - 2. pn 접합 형성과 에너지 대역도 pn 접합pn 접합 소자의 전기적 특성은 에너지 대역도를 이용해서 해석한다. 에너지 대역도를 이해하기 위한 과정1) 접합 형성 전, 전압이 인가되지 않았을 때 각 영역의 에너지 대역도 확인열평형 상태에서 접합의 형태나 구조에 관계없이 이동 전하의 이동이 없으며 전류가 흐르지 않는다. 또한 페르미 준위 분포는 전 영역에 걸쳐 일정하다. 2) 접합 형성 후, 전압이 인가되었을 때 에너지 대역도 변화 / 이동 전하의 농도 변화 확인접합이 된 직후 전자와 정공이 이동하며 전류가 흐르기 시작한다. 열평형 상태에 도달하면 전류는 일정하게 흐른다. 접합 형성 전, 각 영역의 캐리어 농도p형 영역의 정공(다수 캐리어) 농도 = .. 공감수 0 댓글수 0 2024. 3. 6.

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