공부 노트 및 이모저모

이번에는 전압이 인가된 pn diode에 흐르는 전류를 계산할 수 있는 이상적인 모델을 살펴보겠다. 이전 장들을 통해 depletion region 내에서는 J current 값이 일정함을 확인하였고, 이때의 current 값은 minority carrier의 값들을 구하여 찾을 수 있다. 이 값들을 찾기 위해서 먼저 중성 영역에서의 diffusion current 값을 구하는 수식을 이용한다. 1) $J_{p}(x) = -qD_{p}\frac {\partial p_{n}(x)}{\partial x}$ (이때 $p_n(x)$ 는 열평형 상태 농도(상수) + excess carrier 농도) $J_{n}(x) = -qD_{n}\frac{\partial n_{p}(x)}{\partial x}$ (이때 $n_..

앞장에서 forward bias가 인가되었을 때 전자는 P로 정공은 N으로 이동한다는 것을 확인하였다. 따라서 이번 장에서는 위치에 따라 어떤 분포로 농도가 감소하는지에 대해 수식적으로 알아보도록 하자. 먼저 중성 영역에서의 연속 방정식은 다음과 같다. (이전 포스팅 첨부) 이렇게 나온 연속 방정식에서 pn junction 가정들을 통해 식을 단순화시킨다. - E - field = 0 (delpetion region 에만 외부로부터의 전압이 가해진다.) - no generation (원래는 둘 다 가능하지만 식을 단순화 하기 위해 중성 영역에선 recombination 만 가능하다고 가정) - steady - state condition (excess carrier의 농도는 시간에 따라 변하지 않는다. ..

forward bias에서 pn 접합의 전위 장벽이 줄어 전류가 흐른다는 것을 이전의 장을 통해 확인하였다. 이때의 전자 흐름을 살펴보면, (괄호 안의 기준은 전자와 정공을 기준으로) 1) 전자가 N(major) -> P(minor)로 건너간다. 2) depletion region 경계면에서 전자의 농도가 가장 높고, 반대로 경계면과 거리가 먼 부분의 농도는 낮다. 3) 농도가 높은 영역에서 낮은 영역으로 확산되며 전자가 점차 이동(확산)한다. 4) P 영역은 hole이 major carrier이므로 이동한 전자들과 결합하며 확산을 하기에 전자의 농도는 점차 감소하고 최종적으로 $n_{p0}$ 열평형 상태에서의 농도까지 감소한다. 이 상황의 반대가 정공 흐름 이란 유추 가능하다. 여기서 $J_{n}(x)..

이제는 pn 접합 내에서 전하가 얼마나 흐르는지 계산 가능한 과정을 알아보도록 하겠다. 그에 앞서 이전에 다뤘던 내용을 살펴보면 - zero bias 열평형 상태의 pn junction은 에너지 밴드 다이어그램에서 수평한 $E_{F}$를 갖는다. 이때 전위 장벽($qV_{bi}$)이 생성되며 전자와 홀의 이동을 막는다. - reverse bias reverse bias가 걸리면 p 영역에는 - 전압이, n 영역에는 + 전압이 인가된다. 따라서 페르미 준위도 $E_{Fp}$ 와 $E_{Fn}$ 2가지로 변동이 된다. 이때 둘 사이의 거리는 $V_{R}$ 만큼 추가되어 전위 장벽($q(V_{bi} + V_{R})$)이 더 높아져 전자와 홀의 이동이 불가능하다. (= 전류가 잘 흐르지 않는다.) - forwa..