반도체:진성,n-형,p-형,pn-접합 다이오드,전위 장벽,순방향,역방향 바이어스,

   

   

1-1 반도체1-1 반도체 ■ 저항 ][.. AlR. ◀그림 1-1 ◀그림 1-2 진성반도체 ■공유결합 ■홀 ■재결합 ■반도체진성반도체 ■공유결합 ■홀 ■재결합 ■반도체 ▲그림 1-3 자유전자1234567가전자가 홀 1로이동, 홀 2 형성가전자가 홀 3으로 이동, 홀 4 형성가전자가 홀 5로이동, 홀 6 형성가전자가 홀 2로이동, 홀 3 형성가전자가 홀 4로이동, 홀 5 형성가전자가 홀 6으로 이동, 홀 7 형성SiSiSi(b) .. 전류직류 전압원진성 반도체홀의 흐름전자의 흐름(c) 자유전자1234567가전자가 홀 1로이동, 홀 2 형성가전자가 홀 3으로 이동, 홀 4 형성가전자가 홀 5로이동, 홀 6 형성가전자가 홀 2로이동, 홀 3 형성가전자가 홀 4로이동, 홀 5 형성가전자가 홀 6으로 이동, 홀 7 형성SiSiSi(b) .. 전류직류 전압원진성 반도체홀의 흐름전자의 흐름(c) ▲그림 1-4 n-형반도체 ■도우핑(doping) 진성반도체에불순물첨가 ■도우너(donor) 여분의자유전자를제공하는5족원소 ■5족원소안티몬(Sb), 비소(As), 인(P) ■다수캐리어와소수캐리어전자는다수캐리어, 홀은소수캐리어 ■도우핑농도수백만분의1 n-형반도체 ■도우핑(doping) 진성반도체에불순물첨가 ■도우너(donor) 여분의자유전자를제공하는5족원소 ■5족원소안티몬(Sb), 비소(As), 인(P) ■다수캐리어와소수캐리어전자는다수캐리어, 홀은소수캐리어 ■도우핑농도수백만분의1 ▶그림 1-5 p-형반도체 ■억셉터(acceptor) 여분의홀을제공하는3족원소홀은다수캐리어, 전자는소수캐리어 ■3족원소보론(boron), 칼륨, 인디움(In) p-형반도체 ■억셉터(acceptor) 여분의홀을제공하는3족원소홀은다수캐리어, 전자는소수캐리어 ■3족원소보론(boron), 칼륨, 인디움(In) ▶그림 1-6 ■도우너전자를잃으면서양이온 ■억셉터홀을잃으면서음이온 ■도우너전자를잃으면서양이온 ■억셉터홀을잃으면서음이온 ▶그림 1-7 1-2 pn-접합다이오드1-2 pn-접합다이오드 ■pn-접합다이오드p형반도체와n형반도체를접합시킨구조 ■애노드(anode) p형반도체쪽단자 ■캐소드(cathode) n형반도체쪽단자 ■pn-접합부특이한경계조건형성 ▲그림 1-8 전위장벽 ■확산농도차에의한캐리어이동: p 영역의홀은n 영역으로, n 영역의자유전자는p 영역으로이동 ■결핍층(공간전하영역) 접합부에축적된양이온의도우너와음이온의억셉터. ■전위장벽공간전하영역양단에형성된전압: 다수캐리어들의확산을저지. ■바이어스전위장벽을조절하기위해외부로부터가해지는전압. 전위장벽 ■확산농도차에의한캐리어이동: p 영역의홀은n 영역으로, n 영역의자유전자는p 영역으로이동 ■결핍층(공간전하영역) 접합부에축적된양이온의도우너와음이온의억셉터. ■전위장벽공간전하영역양단에형성된전압: 다수캐리어들의확산을저지. ■바이어스전위장벽을조절하기위해외부로부터가해지는전압. ▶그림 1-9 순방향바이어스 ■순방향바이어스전위장벽을허무는바이어스: 애노드(p)가캐소드(n)에비해0.7 V 이상(실리콘의경우). ■도통순방향바이어스에의해다이오드가전류를전도할수있는상태. ■순방향전류순방향바이어스에의해흐르는전류 ■도체공간전하영역의폭은좁아지고다이오드는도체로동작 ▲그림1- 10 순방향바이어스 ■순방향바이어스전위장벽을허무는바이어스: 애노드(p)가캐소드(n)에비해0.7 V 이상(실리콘의경우). ■도통순방향바이어스에의해다이오드가전류를전도할수있는상태. ■순방향전류순방향바이어스에의해흐르는전류 ■도체공간전하영역의폭은좁아지고다이오드는도체로동작 ▲그림1- 10 역방향바이어스 ■역방향바이어스전위장벽을강화시킨다. ■역방향전류소수캐리어의확산에의한미미한전류: .A 이하수준이므로무시할수있으므로누설전류라한다. ■부도체공간전하영역의폭이넓어지고다이오드는부도체로동작역방향바이어스 ■역방향바이어스전위장벽을강화시킨다. ■역방향전류소수캐리어의확산에의한미미한전류: .A 이하수준이므로무시할수있으므로누설전류라한다. ■부도체공간전하영역의폭이넓어지고다이오드는부도체로동작 ▲그림 111 다이오드의전압-전류특성 ■다이오드방정식k=볼쯔만(Boltzman) 상수q=전자하나의전하T=물체의절대온도IS=다이오드의역포화전류 ■순방향전류 ■역방향전류 .. . . .. . . ... . . .. . . . .. . . .. . . ... . . .. . . . 1exp1expTDSDSDVvIqkTvIi .. . . .. . . . TDSDVvIiexpSTDSDIVvIi... . . . . . ... . . .. . . .1exp다이오드의전압-전류특성 ■다이오드방정식k=볼쯔만(Boltzman) 상수q=전자하나의전하T=물체의절대온도IS=다이오드의역포화전류 ■순방향전류 ■역방향전류 .. . . .. . . ... . . .. . . . .. . . .. . . ... . . .. . . . 1exp1expTDSDSDVvIqkTvIi .. . . .. . . . TDSDVvIiexpSTDSDIVvIi... . . . . . ... . . .. . . .1exp ▲그림 112 ▲그림 113 ▲그림 114 DDDVRiv..DDDVRiv.. ▲그림 115 ■이상적인다이오드■이상적인다이오드 ▶그림 1-16 ■실제다이오드의근사화 ▶그림 1-17 다이오드의항복 ■역방향바이어스강화1) 전위장벽의전장강화와공간전하영역의폭증대2) 공간전하영역내의전자가충분히가속3) 가속된전자가도우너와억셉터이온의격자파괴4) 새로운홀-전자쌍생성5) 새로생성된전자의가속에의해또다른이온의격자파괴: 눈사태(avalanche) 항복다이오드의항복 ■역방향바이어스강화1) 전위장벽의전장강화와공간전하영역의폭증대2) 공간전하영역내의전자가충분히가속3) 가속된전자가도우너와억셉터이온의격자파괴4) 새로운홀-전자쌍생성5) 새로생성된전자의가속에의해또다른이온의격자파괴: 눈사태(avalanche) 항복 ▲그림 120 다이오드의동저항 ■소신호진폭이직류의1/10 이하 ■정점(Q점) 소신호가동작하는직류 ■동저항소신호에대한등가저항 qkTIqkTidvdigDQDQDDm... mV26DmIg.)(][ mV26상온에서.. DdIr다이오드의동저항 ■소신호진폭이직류의1/10 이하 ■정점(Q점) 소신호가동작하는직류 ■동저항소신호에대한등가저항 qkTIqkTidvdigDQDQDDm... mV26DmIg.)(][ mV26상온에서.. DdIr ▲그림 121