전자공학과4 <PN diode> 5. Practical diode (비이상적 효과) 어떤 반도체 소자든지 간에 처음에는 단순한 모델을 만든 후 한가지 한가지씩 효과를 고려해 적용해보면서 정확한 모델을 만들어가는 과정을 거치게 됩니다. pn diode를 분석할 때 처음부터 다양한 효과들을 고려하면 복잡해지기에 수식 전개할 때 많은 가정들을 이용해 수식을 단순화했습니다. 우리가 고려하지 않았던 부분을 고려해보고 실제 다이오드의 비이상적 특징을 정성적으로 고찰해보겠습니다. 이번 포스트에서 전개 할 수식들은 엄밀한 모델링 과정이 아닌 대략적인 결과에 대한 개념만을 얻기위한 수식임을 한번 더 인지하고 살펴보겠습니다. High level injection 우리가 이전에 정의했던 pn diode 모델은 low level injection 을 가정했지만 실제로 forward bias 가 세지면 양쪽으.. 2023. 2. 19. <PN diode> 4. pn diode i-v characteristic 최종적으로 pn diode에 흐르는 전류의 식을 유도하고 실제 i-v 그래프와 특성을 살펴보겠습니다. 전체 minority carrier 농도의 분포 식은 열평형 상태에서 캐리어 농도에 주입된 excess carrier 의 양을 더한 값으로 농도 분포가 형성됐습니다. 그리고 depletion region 안에서 발생하는 전자와 홀에 대한 전류는 일정하다고 가정을 했었고 둘을 더한 값이 전체 전류 값이 된다고 알아봤습니다. 중성 영역 안에서는 전류는 전기장 E=0 으로 가정했기 때문에 drift 전류는 발생하지 않고 diffusion 전류만 남습니다. 이제 pn diode의 전체 전류에 대해서 알아보겠습니다. 전체 전류는 depletion region 경계면에서의 $J_{n}$ 과 $J_{p}$ 값을 구한.. 2023. 2. 19. <PN diode> 1. 해석을 위한 가정들 앞으로 배울 pn diode 챕터에서는 앞에서 배운 pn junction을 해석하는 방법을 기초로 하여 pn diode에 대해서 해석을 합니다. 우선 pn junction diode 수식을 유도하기에 앞서 이번 포스트에서는 pn junction diode를 해석할 때 수식을 간편하게 하기위한 기본 가정들에 대해 고찰해보겠습니다. 우리가 앞에서 공부했던 것을 토대로 리뷰해보면 pn junction에 reverse bias를 인가했을 때를 보면 p type 의 band 에 -전압이 인가되어 올라가게 되고 인가된 bias $V_{R}$ 만큼 fermi level의 증가가 이루어지고 장벽이 커진 것을 볼 수 있습니다. 이때 전자와 정공이 느끼는 potental 이 높아지게되고 전류가 잘 흐르지 않게됩니다. fo.. 2023. 2. 19. <PN junction> 2. built in potential 이번 포스팅에서 리뷰할 내용은 전압 인가가 0V 일 때 band의 휘어짐과 내부 전압, built in potential 을 정량적인 해석을 통해 알아보겠습니다. p type 반도체와 n type 반도체를 붙여 pn junction을 형성하게되면 열평형 상태에 도달하게 되면 Fermi level이 수평하게 만들어짐을 알고 있습니다. 결국 p type 반도체와 n type 반도체의 Fermi level을 맞추기 위해 band의 휘어짐이 발생하게되고 Fermi level 의 차이가 pn junction에서 발생하는 휘어짐의 크기가 됩니다. 두 페르미 레벨의 차이는 전자의 농도와 정공의 농도를 통해 구할 수 있습니다. $n_{0} = N_{c}exp(-\frac{E_{c}-E_{f}}{KT}) = n_{i}e.. 2023. 2. 19. 이전 1 다음
