Tung's 반도체 타워

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..

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..

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 ..

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..

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- ..

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..

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: ..

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..

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..

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 = ..