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[반도체] 재결합 이론과 Shockley이론 전자와 반송자가 재결합하는 속도는 반도체의 매우 중요한 특성이다. 또한 이 특성은 많은 소자의 성질에 영향을 미치는데 앞에서 간단하게 다루었듯이 재결합률은 반송자의 평균 수명에 반비례한다. 여기에서 반송자의 평균 수명은 반도체 물질의 특성 변수라고 간단하게 생각하자. 우리는 지금까지 금지된 에너지 밴드갭 내에 에너지 상태가 존재하지 않는 이상적인 반도체를 고려해 왔다. 이 이상적인 상태는 내부에 주기적인 위치 에너지 분포를 갖고 있는 완전한 단결정 물질 내에 존재한다. 그러나 실재하는 반도체 물질에는 결정 내에 결함들이 발생하여 주기적인 위치 에너지 분포를 교란시킨다. 밀도가 아주 크지 않 다면 이 결함들은 금지 대역 내에 불연속적인 에너지 상태를 형성한다. 금지 대역 내에 발생한 이 에너지 상태들은 반..
[전자 반도체] 저주파에서 공통 베이스 전류이득 재결합 인자는 B-E 전압의 함수이다. VBE가 증가함에 따라 재결합 전류는 점점 덜 지배적이고 재결합 인자는 1에 가까워진다. 재결합 인자는 또한 표면효과를 포함하여야 한다. 표면효과는 논의한 것과 같이 표면 재결합 속도로 설명할 수 있다. 그림은 반도체 표면 근처에 있는 mpn 트랜지스터의 B-E 접합을 보인다. B-E 접합이 순방향 바이어스라고 하면, 베이스 영역 내 단면 A-A'에 따른 과잉 소수 반송자 전자 농도를 나타낸다. 이 곡선은 순방향 바이어스시킨 접합의 소수 반송자 농도이다. 아래 그림은 표면으로 부터 단면 C-C'에 따른 과잉 소수 반송자 전자 농도를 나타낸다. 표면에서의 과잉 농도 는 벌크 물질 내에서의 과잉 농도보다 낮다는 것을 이미 보인 바 있다. 이 전자분포 때문에 전자들이 다..
[전자 반도체] 바이폴라 트랜지스터 동작 이 선형적 관계를 중첩시킨 부하선의 있다. 차단모드라 하고 트랜지스터 특성에 부하선은 트랜지스터의 바이어스 조건과 동작모드를 나타내는 데 사용될 수 차단모드는 Ic = 0일 때 일어나며 포화는 베이스 전류 변화에 대한 컬렉터 전류가 더 이상 없을 때 발생하고, 순방향 활성모드는 관계식 1 = B가 타당할 때 나타난다. 이 세 가지 동작모드를 그림으로 표시하였다. 네 번째 바이폴라 트랜지스터에 대한 동작모드는 비록 그림에 나타난 회로형은 아니지만 가능하다. 반전 활성모드로 알려진 이 네 번째 모드는 B-E접합이 역방 반전 활성모드를 바이어스시키며 B-C 접합은 순방향으로 바이어스시킬 때 일어난다. 이 경우에 이어 트랜지스터는 “거꾸로 동작을 하고 이미터와 컬렉터의 역할이 반대가 된다. 트랜지스터가 대칭적인..
[전자 반도체] 바이폴라 트랜지스터 동작 이상적인 바이폴라 트랜지스터의 공통 베이스 전류-전압 특성이고, 컬렉터 전류는 ic - is 이라는 것을 주의하라. 첫 번째 간략화를 위해서 B-C 접합 에 역방향 바이어스로 인가 동안은 컬렉터 전류는 베이스 컬렉터 전압에 대해 독립적이다. 공통 베이스 트랜지스터 특성은 그림으로 나타낼 수 있다. 바이폴라 트랜지스터 는 정 전류원처럼 동작한다. 베이스 전류 그림에 나타낸 것과 같이 이미터 전류 i 의 성분은 B-E 접합 전류이며, 따라서 이 전류는 B와 같이 베이스 전류의 성분이다. 베이스 전류에서 이 성분은 exp('BE/V)에 비례한다. 여기에는 베이스 전류의 두 번째 성분이 있다. 베이스에서 다수 반송자 정공과 소수 반송자 전자의 재결합이 일어나지 않는 이상적인 경우를 고려하자. 하지만 실제는 약간..
집적회로 단면도와 구조 기존의 집적회로 apn 바이폴라 트랜지스터,이중 폴리실리콘 npn 바이폴라 트랜지스터의 단면도 (++)와 (+) 표시는 바이폴라 트랜지스터에서 일반적으로 사용되는 불순물 도핑 농도의 상대적인 크기로서 (++)는 매우 강하게 도핑한 것을 지시하고, (+)는 적당하게 도핑된 것을 지시한다. 이미터 영역은 가장 높은 도핑 농도를 가진다. 컬렉터 영역은 가장 낮은 도핑 농도를 가진다. 이러한 상대적인 불순물의 농도와 좁은 베이스 폭을 사용하는 이유는 바이폴라 트랜지스터의 이론을 전개함에 따라서 분명해질 것이다. pn 접합에 대해 전개한 개념들은 바이폴라 트랜지스터에 직접 적용한다. 그림의 블록 다이어그램은 트랜지스터의 기본구조를 나타내지만 매우 간략화 시킨 그림이다. 집적회로 구조로 제작한 고전적인 npn 바이..
[전자] 반송자 농도, 확산길이 소수 반송자 농도는 접합에서 멀어질수록 지수함수적(exponentially)으로 감소하여 열평형 값에 접근한다. 그림에 그 결과가 표시되어 있다. n 영역과 p영역 길이가 소수 반송자 확산길이보다 길다. 순방향 바이어스 전압은 pn 접합의 내부전위 장벽을 낮추어서 n영역의 전자가 공간 전하 영역을 지나서 확산하여 p영역에서 잉여 소수 반송자를 만든다. 이러한 잉여 전자는 p 영역에서 확산하면서 다수 반송자 정공과 재결합 할 수 있다. 잉여 소수 반송자 전자 농도는 접합에서 멀어질수록 감소한다. 정공도 공간전하 영역을 횡단하여 n영역으로 마찬가지로 확산한다. 이상적인 pn접합 전류 pn 접합의 전류를 결정하기 위한 접근 방법은 앞에서 언급했던 세 가지 부분에 기초한다. 접합의 모든 전류는 전자 전류와 정공..
페르미 레벨에 관하여... 에너지 레벨 그림은 에너지 밴드 모식도와 열적 평형 상태의 페르미 에너지이다. 비평형 상태에서의 에너지 밴드 모식도인데 준위 주입 상태에서 다수 반송자인 전자의 농도가 그게 바뀌지 않기 때문에 준 페르미 레벨은 열적 평형 상태에서의 페르미 레벨과 큰 차이를 보이지 않은 반면에 소수 반송자 정공의 준 페르미 에너지 레벨은 열적 평형 상태에서 구한 페르미레벨과 크게 다르며, 그림에서도 이 차이가 잘 드러나 있다. 전자의 농도가 증가하여 로 전자의 준 페르미 레벨이 전도 대역쪽으로 약간 이동하였다. 정공의 농도는 그게 가하였으므로 정공의 준 페르미 레벨이 가전자 대역 쪽으로 크게 이동하였다. 페르미 에너지 레벨은 정 바이어스된 pn 접합을 다룰 때 다시 고려하게 될 것이다. 반도체 물질의 가장자리에서는 완벽한..
이온결합과 공유결합. 그리고 최외각전자 격자를 형성하게 되는 이온 결합의 대표적인 예가 NaCl이다. 이온 결합에서 본 것처럼 원자들은 상호 작용에 의해 바깥쪽 껍질을 채우려고 하는 경향을 갖는다. 바깥쪽 껍질을 채우려는 또 다른 원자 결합으로서 공유 결합(covalent honding)이 있는데 수소 분자가 그 예이다. 수소 원자는 하나의 전자를 갖고 따라서 가 장 낮은 에너지 껍질을 채우기 위해서는 추가로 1개의 전자가 더 필요하다. 독립된 2개의 수소 원자와 공유 결합에 의해 결합한 수소 분자가 그림에 나타나 있다. 공유 결합에서는 전자가 원자들 간에 서로 공유되어 각 원자의 에너지 껍질이 모두 채워진 것 같은 효과를 보게 된다. Si과 Ge 같은 IV족 원소들도 공유 결합을 하려는 경향을 갖는다. 이 원자들은 4개 의 최외각 전자를 가..

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