물리전자 - elearning.kocw.netelearning.kocw.net/contents4/document/lec/2013/Uiduk/kwonyoungkyu/1.pdf · 디지털통신 안테나공학 제어공학 데이터통신 통신이론

물리전자

전자공학부

권 영 규

회로이론

디지털통신

안테나공학

제어공학

데이터통신

통신이론

디지털집적회로

신호및시스템

디지털신호처리

물리전자

유선통신

메카트로닉스

선형네트워크 및 시스템

논리회로

전자회로1

전력공학

전자기학

반도체물성

초고주파공학

티지털 시스템설계

장자장

아날로그집적회로

컴퓨터구조

VLSI

마이크로프로세스

선형시스템이론

디지털제어

ASIC설계

제어시스템설계 인공지능

로봇공학

RF초고주파회로

컴퓨터네트워크

반도체공학

반도체소자

반도체공정

이동통신공학

광통신공학

디스플레이공학

미세소자응용

전자회로2

학습 로드맵

반도체소자

산 업

로봇

자동화시스템

에너지 변환기기

가 정

HA 시스템 TVVTR 에어컨 게임기 디지털카메라 워드프로세스 등

사무실

OA시스템 복사기 계산기 LAN

자동차 운송

Car electronics 자동항범장치 전동차 운행 관제시스템

컴퓨터

PC WS

인터넷

에너지

태얀전지 연료전지 전력기기

통 신

전화 FAX 광통신 ISBN

전자소자의 응용분야

제1장 반도체 공학의 기초

반도체로 만들어지는 전자소자

ndash Diode Transistor 집적회로(IC) 등

학습내용

-반도체의 종류와 성질

-반도체 내에서 전하의 이동

-전자의 입자성과 파동성

-Schroumldinger 방정식의 유도

반도체와 그 종류

반도체의 특징

반도체 재료

반도체 결정

반도체 용어

반도체의 특징

S

L

R

1m1m

1m

L

RS

2

[ ][ ]

[ ]

mm

m

저항률 전도율 11[ ]S m

구리(Cu) 반도체 자기

810 5 510 10 1210

각종 재료의 저항률 [ ]m

반도체의 저항률은 금속과 절연체의 중간이다

반도체의 특징

반도체의 전기저항은 온도계수가 매우 크고 음(-)영역이 존재한다

반도체의 저항은 온도가 올라가면 작아진다

금속은 일반적으로 온도가 올라가면 커진다

저항값

온도

반도체

금속

반도체의 특징

반도체는 불순물에 대한 영향이 매우 크다

저항률

불순물 량

Ge 100만 개에 In 1개를 첨가하면 저항률은 1200로 감소한다

반도체의 특징

반도체는 빛이나 열에 매우 민감하다

빛

열

빛을 쪼이면 저항이 변한다 온도 차를 주면 기전력이 발생한다

반도체 재료

단 원소 재료 화합물 반도체

IV 족 원소

Ge 다이오드 트랜지스터

Si 다이오드 트랜지스터 IC

VI 족 원소

Se 광전지 정류기

II-VI 족 원소

ZnS EL 셀

ZnO 압전소자

CdS 광 도전 셀

GaP 발광 다이오드

GaAs 마이크로파 발진소자 레이저 다이오드

III-V 족 원소

대표적인 반도체 재료로 사용

반도체 결정

Si Ge와 같은 전형적인 반도체 결정의 특징

4개의 가전자를 가진다

14

32

Si

Ge

공유결합을 한다

가전자

어느

쪽이던

가전자는

4개이다

가전자

반도체 결정

반도체 결정구조는 다이아몬드 구조이다

1

2 3

4 5

6 7

8

9

10

11

12 13

1

2 3

4 5

6 7

8 9

10 11

12 13

14 15 16

17 18

a=54Aring

격자상수

단위 셀에는 18개의 원자가 기여하고 있다

14

15 16

17 18

실리콘의 경우 격자상수는 54Aring이다

반도체 결정

원자를 하나의 구라고 생각할 때 다이아몬드 구조의 단위 셀에는 실제 8개의 원자가 포함되어 있다

1

2 3

4 5

6 7

8 9

10 11 12

13

14 15 16

17 18

a=54Aring

1 2 3 4 14 151617번 원자

각 모서리의 원자는 18 만이 단위 셀에 포함된다

각 면에 있는 원자는 12만이 단위 셀에 포함된다

5 8 9 10 11 18번 원자

1번을 (000)이라 할 때 ( frac14 frac14 frac14)인 곳과 ( frac34 frac34 frac14) 곳에 각각 1개의 원자가 있다

6 7 번 원자


12 13 번 원자

반도체 결정

원자는 주위의 4개 원자와 공유 결합한다

1

2 3

4 5

6 7

8 9

10 11 12

13

14 15 16

17 18

a=54Aring

6번 원자는 1 5 8 11번과 공유한다

1

2 3

4 5

6 7

8

11

9 10


7 3

5

9

10

진성 반도체

불순물을 포함하지 않는 순수한 결정 또는 불순물의 영향을 받지 않는 전기적인 특성을 갖는 반도체

Si

Si

Si

Si

Si Si Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si

Si

Si

인접한 원자끼리 가전자를 공유하여 안정된 결정을 구성한다

온도가 낮을 때 온도가 높을 때

가전자가 열에너지를 받아 결합을 끊고 자유전자가 되고 정공을 생성한다

가전자

Si

Si

Si

Si

Si Si Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si

Si

Si

자유전자

정공

진성 반도체의 특징

가전자 한 개가 떠난 자리에 정공이 한 개 생성된다

n는 전자의 농도 p는 정공의 농도

가전자

Si

Si

Si

Si

Si Si Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si

Si

Si

자유전자

정공

n p

자유전자는 자유롭게 결정 사이를 이동하며 (-)전하를 띤 다

정공은 전자가 떠난 빈자리로 양(+)의 전하를 띤 질량을 갖는 입자처럼 작용하며 근접한 전자와 자리를 바꾸면서 이동한다

반도체의 전기전도는 전자와 정공의 이동에 의해서 이루어지며 전자와 정공이 전하를 운반하는 입자로 볼 수 있으므로 이것을 케이어라고 부른다

정공의 이동


Si

Si

Si

Si

Si Si Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si

Si

Si

Si Si

Si Si

+

- EHP

Electron-Hole Pair

결합을 벗어난 자유전자는 결정 내를 자유롭게 이동 할 수 있다

정공이 양(+)의 전하를 가지므로 옆의 전자가 정전기력에 끌려 빈자리를 채운다

Si Si

Si Si

+

-

Si Si

Si Si

+

-

Si Si

Si Si

- +

Si Si

Si Si

- +

불순물 반도체

반도체의 전기적 성질이 불순물에 의해서 결정된다

전자농도 n이 정공농도 p 보다 크면 n형 반도체이고 작으면 p형 반도체이다

N형 반도체

진성 반도체에 5가의 불순물이 들어가면 전자 한 개가 공유결합을 하지 않고 남게 된다

Si

Si

Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si

Si

Si

Si

Si

Sb

Si

Si

Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si

Si

Si

Si

Si

Sb

전자농도 n이 정공농도 p 보다 크다

N형 반도체의 특징

Ⅴ가의 불순물을 첨가한다

Si

Si

Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si

Si

Si

Si

Si

Sb

Si

Si

Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si

Si

Si

Si

Si

Sb

n p

Ⅳ족인 실리콘에 Ⅴ족인 Sb As P 등을 첨가하여 n형 반도체를 만든다

진성 반도체 실리콘

Ⅴ불순물

불순물 반도체 (n형)

전자 한 개가 남는다

자유전자가 된다

n p

다수 캐리어

소수 캐리어

전자농도 n이 정공농도 p 보다 작다

p형 반도체의 특징

Ⅲ가의 불순물을 첨가한다

Si

Si

Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si

Si

Si

Si

Si

In

Si

Si

Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si

Si

Si

Si

Si

In

p n

Ⅳ족인 실리콘에 Ⅲ족인 B In Al 등을 첨가하여 p형 반도체를 만든다


Ⅲ불순물


전자 한 개가 부족

빈자리가 생긴다

p n

빈자리를 정공이라 한다

정공은 양(+)의 전하을 띠는 입자이다

다수 캐리어 소수 캐리어

반도체 용어

전자 정공 도너 억셉터 캐리어 도핑 화합물 반도체 진성반도체 불순물 반도체 보상형반도체

Si Sb

Si Si

도 너 반도체에 첨가되어 자유전자를 생성하는 불순물

Si In

Si Si

억셉터 반도체에 첨가되어 정공을 생성하는 불순물

Sb As P In B Al

도핑 원하는 전기적 특성을 얻기 위해 반도체를 불순물을 첨가하는 일

Si Si

Si Si

Sb

Si P

Si Si

Si Si

Si Si

In

Si In

Si Si N 형 P 형

반도체 용어

전자 정공 도너 억셉터 캐리어 도핑 화합물 반도체 진성반도체 불순물 반도체 보상형 진성반도체

보상형 진성반도체 도너가 첨기된 반도체에 억셉터를 첨가하여

전기적 특성이 진성반도체와 유사한 반도체

Si Si

Si Si

P

Si P

Si Si

In

Si P

Si In N 형

P 형

보상형 진성반도체

Si Si

Si Si

Sb

Si In

Si Si

In

Si In

Si Sb 보상형 진성반도체

제2장

고체에서 전자의 에너지 준위와 운동

학습내용

파동방정식을 풀어서 에너지 준위를 구한다

에너지 밴드에서 전자의 거동을 알아본다

전자의 질량이 에너지 밴드 안에서 변하는 것을 알아 본다

고체의 에너지 밴드

고립된 원자에 구속되어 있는 전자는 불연속적인 선 모양의 에너지를 취할 수 있다

E

E

고체 안에 구속되어 있는 전자는 띠 모양의 불연속적인 에너지를 취할 수 있다

에너지 준위

전자가 취할 수 있는 에너지 상태

에너지 밴드

에너지 준위가 모여서 띠 모양을 만든 상태

금속의 자유전자 모델

E

infin infin

0 L x

실제 퍼텐셜

근사 퍼텐셜

퍼텐셜

근사과정

금속에는 자유롭게 움직일 수 있는 전자가 매우 많다

모든 자유전자는 원자핵의 속박을 받지 않는다

자유전자가 퍼텐셜 우물 안에 구속되어 있는 것으로 근사 할 수 있다

Schroumldinger 방정식의 해

0 L x

infin infin

0U

경계조건

0 x L 0U

금속 안에서 전자의 퍼텐셜 에너지는 0이다

금속표면과 외부의 퍼텐설 에너지는 infin이다

0x x L및 U

22 0

2E

m

2 2 2

2 2

p kE

m m

일반해 jkx jkxAe Be

파동방정식

경계조건에 따르면 진행파는 장벽을 침투하지 못한다

0 L x

infin infin

0U jkx jkxAe Be

오른쪽으로 진행파 왼쪽으로 진행파

0x 0 A B

sin 0kL x L 0

nk

L

( 0 1 2 )n

sinn x

CL

파동함수

규격화 조건으로부터 C를 구한다

2

01

L

dx 전자는 퍼텐셜 우물 안에 반듯이 있어야 한다

0n 만약 이면 파동함수가 의미가 없다 0n

sinn x

CL

파동함수의 형태

C는 임의의 상수다

1 22

CL

1 22

sinn x

L L

( 1 2 )n

nk

L

( 1 2 )n 파수 벡터

그래서

전자가 취할 수 있는 에너지

2 2 2

2 2

p kE

m m

nk

L

( )k n L0

E

1

2

3

n=4

전자가 취하는 에너지는 곡선상에 불연속적으로 띄엄띄엄 분포한다

n=4

3

2

1

0 L

E

파수가 클수록 에너지는 크다

허용된 에너지

금지된 에너지

Bohr의 수소원자 모델

가정1 전자는 핵 주위의 안정된 원형궤도에 존재한다

이 경우 궤도전자는 각 가속도를 받는 전하에 대해서 복사에너지는 방출하지 않는다

복사에너지를 방출한다면 전자는 에너지를 잃게 되어 선회하며 핵으로 들어가게 된다

가정2 전자는 에너지가 높거나 낮은 궤도로 이동할 수 있으며 이때 에너지를 흡수하거나 방출한다

h2E

1E

2 1h E E

가정3 궤도에 있는 전자의 각운동량은 언제나 프랑크 상수를 로 나눈 것의 정수 배이다 2

p n 123n

r

q

q

반지름 r인 안정된 궤도에 있는 전자와 핵 사이의 정전기력은 원심력과 같다

2 2

2

q mv

rKr

04K

p mvr n 가정3에 따라

n는 정수 값만을 취하기 때문에 n번째 궤도에 있는 전자의 운동량은

2 22 2

2

n

nm v

r

반도체에서 캐리어의 거동

발생

재결합

산란

캐리어의 발생ㆍ산란ㆍ재결합

발생

재결합

산란

( ) C FE E kT

Cn N e

( ) F VE E kT

Vp N e

2

inp n

열평형상태

반도체에서 캐리어는 불규칙한 발생ㆍ산란ㆍ재결합을 되풀이 한다

이러한 캐리어의 거동은 평균값을 이용하여 통계적으로 다룬다

열평형상태는 캐리어의 발생 수와 재결합의 수가 같으며 그 농도의 곱이 진성 캐리어 농도의 제곱과 같은 상태를 말한다

캐리어의 발생

열이나 빛에 의한 여기

+ +

- -

정공

전자

정공

전자

에너지 에너지 에너지

가전자대나 불순물 원자에 속박된 전자는 에너지 (열이나 빛)를 받아 전도대로 여기되어 전도전자가 되며 전도대나 불순물 원자에 전자를 여기시킨 가전자대에는 정공이 생성된다

전도전자와 정공을 캐리어라고 한다

전극으로부터 주입

p 형 n 형

n 영역에서 주입된 전자 p 영역에서 주입된 정공

주입되는 정공

반도체 혹은 전도형이 다른 반도체의 접합에 외부로부터 전계를 인가하여 강제적으로 캐리어를 주입한다

캐리어의 산란

캐리어의 산란이란 운동방향이 변하는 것을 말한다

격자산란

Si Si

Si Si

결정격자를 구성하는 원자가 열적인 진동(포논)과 충돌하여 전자의 운동방향이 변하는 것을 격자 산란이라 한다

Si Sb

In Si -

+

In -

저속전자

고속전자

불순물 산란

불순물 이온의 쿨롱력에 의해 캐리어의 운동방향이 변하는 것을 불순물 산란이라 한다

불순물 산란은 열속도 가 저속인 저온에서 지배적이다

21 3( )2 2

mv kT

기타 산란기구에는 결정결함에 의한 산란 계면ㆍ표면에 의한 산란 캐리어 상호간의 산란 등이 있다

캐리어 재결합

캐리어 재결합이란 전도전자와 정공이 만나서 소멸하는 것을 말한다

정공

전자

정공

전자

정공

전자

직접 재결합 내부 재결합 표면 재결합

재결합 중심

재결합 중심은 전자와 정공을 재결합 시키는 매개에너지 준위를 말한다

열평형 상태

열평형상태에서는 캐리어의 발생과 재결합이 같은 비율로 일어남으로 다음과 같은 관계식이 성립한다

0 0 0g r g Rn p

2

0 0 ig r Rn p Rn

발생율 단위체적에서 전도전자와 정공 쌍이 발생하는 시간적인 비율 3[ ]g m s

재결합율 단위체적에서 전도전자와 정공이 재결합하는 시간적 비율 3[ ]r m s

재결합계수 단위시간에 재결합하는 비율 3[ ]R m s

300K에 있어서 재결합 중심을 포함하지 않는 진성반도체에서 발생율

11 320 10 g cm s

13 335 10 g cm s

실리콘(Si)

게르마늄(Ge)

비평형 상태

캐리어 농도가 열평형상태의 농도 보다 많이 존재하는 상태

과잉 소수캐리어

반도체에 밴드갭 에너지 보다 큰 에너지의 빛이 입사하면 EHP가 생성된다

생성된 과잉 소수 캐리어

생성된 과잉 다수 캐리어

과잉 생성된 전자가 소수캐리어 보다 많으며 확산에 의해 이동한다

과잉 생성된 정공은 다수 캐리어에 비하면 무시할 수 있으므로 저항률 변화에 영향을 미치지 못한다

gh E

p 형 반도체

gE

n

p

CE

VE확산하는 소수캐리어는 도중에 다수캐리어와 재결합으로 소멸한다

결과적으로 과잉 소수캐리어가 전기적 특성을 지배하게 된다

n p

과잉 캐리어 농도

생성된 과잉 캐리어는 외부로부터 여기 에너지가 단절되면 재결합에 의해 소멸됨으로 시간이 지날 수록 농도가 감소한다

n n

p p

g r

단위체적

측면에서 출입은 무시

단위체적에서 과잉 캐리어의 시간적 변화율

ng r

t

발생율 은 여기 에너지가 없어지면 반도체의 온도에 상당하는 열에너지에 의해 발생이 계속된다

g

0 0g Rn p

재결합율 은 열평형 상태일 때 보다 일시적으로 커진다

r

재결합율은 단위체적 존재하는 두 캐리어 농도의 곱에 비례한다

r Rnp

0 0 0( )( )n

Rn p R n n p pt

0 0 0 0 0 0[ ( )Rn p R n p n p n n n

0 0( )R n p n

n p

작은 것끼리의 곱은 무시

0 0( )n

R n p nt

과잉전자의 시간적 변화를 표현하는 미분방정식

미분방정식의 초기조건 0t 0n n

0nt

n n e

n0 t

0n

1

0n e

0 368271

n

0 0

1

( )n

R n p

lifetime

최초의 과잉전자가 시간이 지나면서 재결합하면서 소

멸한다

최초 값의 368까지 감소하는데 걸리는 시간을 캐리어이 수명이라 한다

재결합 문제의 사례

진성 실리콘에서 전자의 수명을 구하라(300K)

2

0 0 ig Rn p Rn 0 0

1

( )n

R n p

대입

2

0 0( )

in

n

g n p

0 0 in p n 진성반도체

2

2

i

n

n

g

10 315 10in cm

9 32 10 g cm s

2 10

9

15 10375

2 2 2 10

i

n

ns

g

진성 실리콘에서 전자의 수명은 375s이다

실제 측정한 값보다 3차수 정도 작다

그 이유는 실제 반도체에는 재결합 중심이 다량 존재하고 있음을 나타낸다

전(total) 전자농도의 시간변화

0 0( )n

R n p nt

0n n n

0 0

1

( )n

R n p

0

n

n nn

t

빛이나 열 이외의 원인에 의해서 발생하는 캐리어 발생율 G를 고려하면

0

n

n nnG

t

열펼형상태에 있는 p 형 Si에 t=0에서 빛을 조사하였다 캐리어 생성율 G는 Si의 전영역에서 균일할 때 캐리어 농도의 시간적 변화를 구하라

nG

0(1 )t

nn G e n

0n0

n

t

가 되면 전자농도 은 최초의 값

보다 만큼 증가함을 알 수 있다 t n 0n

nG

Btn Ae C Si의 전자농도

전자농도의 시간적변화

0

1( )Bt Bt

n

ABe G Ae C n

의 계수로부터 Bte 1 nB

상수 항을 정리하면 0nC G n

초기조건 00t n n

0 nA n C G

0[1 exp( )]n nn G t n

정상상태 t

0nn G n

정상상태에서 캐리어의 유효증가분은 다음과 같다

3[ ]nn G cm

재결합 중심과 포획 중심

억셉터 농도 도너 농도

진성

p 형 n 형 수명

0

불순물이 반도체에 첨가되면 재결합 중심으로 활동한다

불순물 농도가 증가하면 그것에 반비례하여 캐리어의 수명은 짧아진다

재결합 중심과 포획중심

재결합 중심 포획중심

재결합 중심은 전자와 정공을 재결합시키는 매개 에너지 준위

포획준위는 캐리어를 일시적으로 포획하여 재결합 전에 재방출하는 에너지 준위

회로이론

디지털통신

안테나공학

제어공학

데이터통신

통신이론

디지털집적회로

신호및시스템

디지털신호처리

물리전자

유선통신

메카트로닉스

선형네트워크 및 시스템

논리회로

전자회로1

전력공학

전자기학

반도체물성

초고주파공학

티지털 시스템설계

장자장

아날로그집적회로

컴퓨터구조

VLSI

마이크로프로세스

선형시스템이론

디지털제어

ASIC설계

제어시스템설계 인공지능

로봇공학

RF초고주파회로

컴퓨터네트워크

반도체공학

반도체소자

반도체공정

이동통신공학

광통신공학

디스플레이공학

미세소자응용

전자회로2

학습 로드맵

반도체소자

산 업

로봇

자동화시스템


가 정


사무실


자동차 운송


컴퓨터

PC WS

인터넷

에너지


통 신






학습내용






반도체의 특징

반도체 재료

반도체 결정

반도체 용어

반도체의 특징

S

L

R

1m1m

1m

L

RS

2

[ ][ ]

[ ]

mm

m



810 5 510 10 1210



반도체의 특징




저항값

온도

반도체

금속

반도체의 특징


저항률

불순물 량


반도체의 특징


빛

열


반도체 재료


IV 족 원소



VI 족 원소


II-VI 족 원소

ZnS EL 셀

ZnO 압전소자

CdS 광 도전 셀



III-V 족 원소


반도체 결정



14

32

Si

Ge


가전자

어느

쪽이던

가전자는

4개이다

가전자

반도체 결정


1

2 3

4 5

6 7

8

9

10

11

12 13

1

2 3

4 5

6 7

8 9

10 11

12 13

14 15 16

17 18

a=54Aring

격자상수


14

15 16

17 18


반도체 결정


1

2 3

4 5

6 7

8 9

10 11 12

13

14 15 16

17 18

a=54Aring

1 2 3 4 14 151617번 원자



5 8 9 10 11 18번 원자


6 7 번 원자


12 13 번 원자

반도체 결정


1

2 3

4 5

6 7

8 9

10 11 12

13

14 15 16

17 18

a=54Aring


1

2 3

4 5

6 7

8

11

9 10


7 3

5

9

10

진성 반도체


Si

Si

Si

Si

Si Si Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si

Si

Si




가전자

Si

Si

Si

Si

Si Si Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si

Si

Si

자유전자

정공




가전자

Si

Si

Si

Si

Si Si Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si

Si

Si

자유전자

정공

n p




정공의 이동


Si

Si

Si

Si

Si Si Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si

Si

Si

Si Si

Si Si

+

- EHP

Electron-Hole Pair



Si Si

Si Si

+

-

Si Si

Si Si

+

-

Si Si

Si Si

- +

Si Si

Si Si

- +

불순물 반도체



N형 반도체


Si

Si

Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si

Si

Si

Si

Si

Sb

Si

Si

Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si

Si

Si

Si

Si

Sb




Si

Si

Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si

Si

Si

Si

Si

Sb

Si

Si

Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si

Si

Si

Si

Si

Sb

n p



Ⅴ불순물




n p

다수 캐리어

소수 캐리어




Si

Si

Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si

Si

Si

Si

Si

In

Si

Si

Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si

Si

Si

Si

Si

In

p n



Ⅲ불순물




p n




반도체 용어


Si Sb

Si Si


Si In

Si Si


Sb As P In B Al


Si Si

Si Si

Sb

Si P

Si Si

Si Si

Si Si

In

Si In

Si Si N 형 P 형

반도체 용어




Si Si

Si Si

P

Si P

Si Si

In

Si P

Si In N 형

P 형


Si Si

Si Si

Sb

Si In

Si Si

In

Si In


제2장


학습내용






E

E


에너지 준위


에너지 밴드



E

infin infin

0 L x

실제 퍼텐셜

근사 퍼텐셜

퍼텐셜

근사과정





0 L x

infin infin

0U

경계조건

0 x L 0U



0x x L및 U

22 0

2E

m

2 2 2

2 2

p kE

m m


파동방정식


0 L x

infin infin

0U jkx jkxAe Be


0x 0 A B

sin 0kL x L 0

nk

L

( 0 1 2 )n

sinn x

CL

파동함수


2

01

L



sinn x

CL



1 22

CL

1 22

sinn x

L L

( 1 2 )n

nk

L

( 1 2 )n 파수 벡터

그래서


2 2 2

2 2

p kE

m m

nk

L

( )k n L0

E

1

2

3

n=4


n=4

3

2

1

0 L

E


허용된 에너지

금지된 에너지






h2E

1E

2 1h E E


p n 123n

r

q

q


2 2

2

q mv

rKr

04K



2 22 2

2

n

nm v

r


발생

재결합

산란


발생

재결합

산란

( ) C FE E kT

Cn N e

( ) F VE E kT

Vp N e

2

inp n

열평형상태




캐리어의 발생


+ +

- -

정공

전자

정공

전자





p 형 n 형


주입되는 정공


캐리어의 산란


격자산란

Si Si

Si Si


Si Sb

In Si -

+

In -

저속전자

고속전자

불순물 산란



21 3( )2 2

mv kT


캐리어 재결합


정공

전자

정공

전자

정공

전자


재결합 중심


열평형 상태


0 0 0g r g Rn p

2

0 0 ig r Rn p Rn





11 320 10 g cm s

13 335 10 g cm s

실리콘(Si)

게르마늄(Ge)

비평형 상태








gh E

p 형 반도체

gE

n

p

CE



n p



n n

p p

g r

단위체적



ng r

t


g

0 0g Rn p


r


r Rnp

0 0 0( )( )n

Rn p R n n p pt

0 0 0 0 0 0[ ( )Rn p R n p n p n n n

0 0( )R n p n

n p


0 0( )n

R n p nt



0nt

n n e

n0 t

0n

1

0n e

0 368271

n

0 0

1

( )n

R n p

lifetime


멸한다




2

0 0 ig Rn p Rn 0 0

1

( )n

R n p

대입

2

0 0( )

in

n

g n p


2

2

i

n

n

g

10 315 10in cm

9 32 10 g cm s

2 10

9

15 10375

2 2 2 10

i

n

ns

g





0 0( )n

R n p nt

0n n n

0 0

1

( )n

R n p

0

n

n nn

t


0

n

n nnG

t


nG

0(1 )t

nn G e n

0n0

n

t



nG



0

1( )Bt Bt

n

ABe G Ae C n




0 nA n C G


정상상태 t

0nn G n


3[ ]nn G cm



진성

p 형 n 형 수명

0







반도체소자

산 업

로봇

자동화시스템


가 정


사무실


자동차 운송


컴퓨터

PC WS

인터넷

에너지


통 신






학습내용






반도체의 특징

반도체 재료

반도체 결정

반도체 용어

반도체의 특징

S

L

R

1m1m

1m

L

RS

2

[ ][ ]

[ ]

mm

m



810 5 510 10 1210



반도체의 특징




저항값

온도

반도체

금속

반도체의 특징


저항률

불순물 량


반도체의 특징


빛

열


반도체 재료


IV 족 원소



VI 족 원소


II-VI 족 원소

ZnS EL 셀

ZnO 압전소자

CdS 광 도전 셀



III-V 족 원소


반도체 결정



14

32

Si

Ge


가전자

어느

쪽이던

가전자는

4개이다

가전자

반도체 결정


1

2 3

4 5

6 7

8

9

10

11

12 13

1

2 3

4 5

6 7

8 9

10 11

12 13

14 15 16

17 18

a=54Aring

격자상수


14

15 16

17 18


반도체 결정


1

2 3

4 5

6 7

8 9

10 11 12

13

14 15 16

17 18

a=54Aring

1 2 3 4 14 151617번 원자



5 8 9 10 11 18번 원자


6 7 번 원자


12 13 번 원자

반도체 결정


1

2 3

4 5

6 7

8 9

10 11 12

13

14 15 16

17 18

a=54Aring


1

2 3

4 5

6 7

8

11

9 10


7 3

5

9

10

진성 반도체


Si

Si

Si

Si

Si Si Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si

Si

Si




가전자

Si

Si

Si

Si

Si Si Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si

Si

Si

자유전자

정공




가전자

Si

Si

Si

Si

Si Si Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si

Si

Si

자유전자

정공

n p




정공의 이동


Si

Si

Si

Si

Si Si Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si

Si

Si

Si Si

Si Si

+

- EHP

Electron-Hole Pair



Si Si

Si Si

+

-

Si Si

Si Si

+

-

Si Si

Si Si

- +

Si Si

Si Si

- +

불순물 반도체



N형 반도체


Si

Si

Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si

Si

Si

Si

Si

Sb

Si

Si

Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si

Si

Si

Si

Si

Sb




Si

Si

Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si

Si

Si

Si

Si

Sb

Si

Si

Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si

Si

Si

Si

Si

Sb

n p



Ⅴ불순물




n p

다수 캐리어

소수 캐리어




Si

Si

Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si

Si

Si

Si

Si

In

Si

Si

Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si

Si

Si

Si

Si

In

p n



Ⅲ불순물




p n




반도체 용어


Si Sb

Si Si


Si In

Si Si


Sb As P In B Al


Si Si

Si Si

Sb

Si P

Si Si

Si Si

Si Si

In

Si In

Si Si N 형 P 형

반도체 용어




Si Si

Si Si

P

Si P

Si Si

In

Si P

Si In N 형

P 형


Si Si

Si Si

Sb

Si In

Si Si

In

Si In


제2장


학습내용






E

E


에너지 준위


에너지 밴드



E

infin infin

0 L x

실제 퍼텐셜

근사 퍼텐셜

퍼텐셜

근사과정





0 L x

infin infin

0U

경계조건

0 x L 0U



0x x L및 U

22 0

2E

m

2 2 2

2 2

p kE

m m


파동방정식


0 L x

infin infin

0U jkx jkxAe Be


0x 0 A B

sin 0kL x L 0

nk

L

( 0 1 2 )n

sinn x

CL

파동함수


2

01

L



sinn x

CL



1 22

CL

1 22

sinn x

L L

( 1 2 )n

nk

L

( 1 2 )n 파수 벡터

그래서


2 2 2

2 2

p kE

m m

nk

L

( )k n L0

E

1

2

3

n=4


n=4

3

2

1

0 L

E


허용된 에너지

금지된 에너지






h2E

1E

2 1h E E


p n 123n

r

q

q


2 2

2

q mv

rKr

04K



2 22 2

2

n

nm v

r


발생

재결합

산란


발생

재결합

산란

( ) C FE E kT

Cn N e

( ) F VE E kT

Vp N e

2

inp n

열평형상태




캐리어의 발생


+ +

- -

정공

전자

정공

전자





p 형 n 형


주입되는 정공


캐리어의 산란


격자산란

Si Si

Si Si


Si Sb

In Si -

+

In -

저속전자

고속전자

불순물 산란



21 3( )2 2

mv kT


캐리어 재결합


정공

전자

정공

전자

정공

전자


재결합 중심


열평형 상태


0 0 0g r g Rn p

2

0 0 ig r Rn p Rn





11 320 10 g cm s

13 335 10 g cm s

실리콘(Si)

게르마늄(Ge)

비평형 상태








gh E

p 형 반도체

gE

n

p

CE



n p



n n

p p

g r

단위체적



ng r

t


g

0 0g Rn p


r


r Rnp

0 0 0( )( )n

Rn p R n n p pt

0 0 0 0 0 0[ ( )Rn p R n p n p n n n

0 0( )R n p n

n p


0 0( )n

R n p nt



0nt

n n e

n0 t

0n

1

0n e

0 368271

n

0 0

1

( )n

R n p

lifetime


멸한다




2

0 0 ig Rn p Rn 0 0

1

( )n

R n p

대입

2

0 0( )

in

n

g n p


2

2

i

n

n

g

10 315 10in cm

9 32 10 g cm s

2 10

9

15 10375

2 2 2 10

i

n

ns

g





0 0( )n

R n p nt

0n n n

0 0

1

( )n

R n p

0

n

n nn

t


0

n

n nnG

t


nG

0(1 )t

nn G e n

0n0

n

t



nG



0

1( )Bt Bt

n

ABe G Ae C n




0 nA n C G


정상상태 t

0nn G n


3[ ]nn G cm



진성

p 형 n 형 수명

0










학습내용






반도체의 특징

반도체 재료

반도체 결정

반도체 용어

반도체의 특징

S

L

R

1m1m

1m

L

RS

2

[ ][ ]

[ ]

mm

m



810 5 510 10 1210



반도체의 특징




저항값

온도

반도체

금속

반도체의 특징


저항률

불순물 량


반도체의 특징


빛

열


반도체 재료


IV 족 원소



VI 족 원소


II-VI 족 원소

ZnS EL 셀

ZnO 압전소자

CdS 광 도전 셀



III-V 족 원소


반도체 결정



14

32

Si

Ge


가전자

어느

쪽이던

가전자는

4개이다

가전자

반도체 결정


1

2 3

4 5

6 7

8

9

10

11

12 13

1

2 3

4 5

6 7

8 9

10 11

12 13

14 15 16

17 18

a=54Aring

격자상수


14

15 16

17 18


반도체 결정


1

2 3

4 5

6 7

8 9

10 11 12

13

14 15 16

17 18

a=54Aring

1 2 3 4 14 151617번 원자



5 8 9 10 11 18번 원자


6 7 번 원자


12 13 번 원자

반도체 결정


1

2 3

4 5

6 7

8 9

10 11 12

13

14 15 16

17 18

a=54Aring


1

2 3

4 5

6 7

8

11

9 10


7 3

5

9

10

진성 반도체


Si

Si

Si

Si

Si Si Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si

Si

Si




가전자

Si

Si

Si

Si

Si Si Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si

Si

Si

자유전자

정공




가전자

Si

Si

Si

Si

Si Si Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si

Si

Si

자유전자

정공

n p




정공의 이동


Si

Si

Si

Si

Si Si Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si

Si

Si

Si Si

Si Si

+

- EHP

Electron-Hole Pair



Si Si

Si Si

+

-

Si Si

Si Si

+

-

Si Si

Si Si

- +

Si Si

Si Si

- +

불순물 반도체



N형 반도체


Si

Si

Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si

Si

Si

Si

Si

Sb

Si

Si

Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si

Si

Si

Si

Si

Sb




Si

Si

Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si

Si

Si

Si

Si

Sb

Si

Si

Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si

Si

Si

Si

Si

Sb

n p



Ⅴ불순물




n p

다수 캐리어

소수 캐리어




Si

Si

Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si

Si

Si

Si

Si

In

Si

Si

Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si

Si

Si

Si

Si

In

p n



Ⅲ불순물




p n




반도체 용어


Si Sb

Si Si


Si In

Si Si


Sb As P In B Al


Si Si

Si Si

Sb

Si P

Si Si

Si Si

Si Si

In

Si In

Si Si N 형 P 형

반도체 용어




Si Si

Si Si

P

Si P

Si Si

In

Si P

Si In N 형

P 형


Si Si

Si Si

Sb

Si In

Si Si

In

Si In


제2장


학습내용






E

E


에너지 준위


에너지 밴드



E

infin infin

0 L x

실제 퍼텐셜

근사 퍼텐셜

퍼텐셜

근사과정





0 L x

infin infin

0U

경계조건

0 x L 0U



0x x L및 U

22 0

2E

m

2 2 2

2 2

p kE

m m


파동방정식


0 L x

infin infin

0U jkx jkxAe Be


0x 0 A B

sin 0kL x L 0

nk

L

( 0 1 2 )n

sinn x

CL

파동함수


2

01

L



sinn x

CL



1 22

CL

1 22

sinn x

L L

( 1 2 )n

nk

L

( 1 2 )n 파수 벡터

그래서


2 2 2

2 2

p kE

m m

nk

L

( )k n L0

E

1

2

3

n=4


n=4

3

2

1

0 L

E


허용된 에너지

금지된 에너지






h2E

1E

2 1h E E


p n 123n

r

q

q


2 2

2

q mv

rKr

04K



2 22 2

2

n

nm v

r


발생

재결합

산란


발생

재결합

산란

( ) C FE E kT

Cn N e

( ) F VE E kT

Vp N e

2

inp n

열평형상태




캐리어의 발생


+ +

- -

정공

전자

정공

전자





p 형 n 형


주입되는 정공


캐리어의 산란


격자산란

Si Si

Si Si


Si Sb

In Si -

+

In -

저속전자

고속전자

불순물 산란



21 3( )2 2

mv kT


캐리어 재결합


정공

전자

정공

전자

정공

전자


재결합 중심


열평형 상태


0 0 0g r g Rn p

2

0 0 ig r Rn p Rn





11 320 10 g cm s

13 335 10 g cm s

실리콘(Si)

게르마늄(Ge)

비평형 상태








gh E

p 형 반도체

gE

n

p

CE



n p



n n

p p

g r

단위체적



ng r

t


g

0 0g Rn p


r


r Rnp

0 0 0( )( )n

Rn p R n n p pt

0 0 0 0 0 0[ ( )Rn p R n p n p n n n

0 0( )R n p n

n p


0 0( )n

R n p nt



0nt

n n e

n0 t

0n

1

0n e

0 368271

n

0 0

1

( )n

R n p

lifetime


멸한다




2

0 0 ig Rn p Rn 0 0

1

( )n

R n p

대입

2

0 0( )

in

n

g n p


2

2

i

n

n

g

10 315 10in cm

9 32 10 g cm s

2 10

9

15 10375

2 2 2 10

i

n

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g





0 0( )n

R n p nt

0n n n

0 0

1

( )n

R n p

0

n

n nn

t


0

n

n nnG

t


nG

0(1 )t

nn G e n

0n0

n

t



nG



0

1( )Bt Bt

n

ABe G Ae C n




0 nA n C G


정상상태 t

0nn G n


3[ ]nn G cm



진성

p 형 n 형 수명

0








반도체의 특징

반도체 재료

반도체 결정

반도체 용어

반도체의 특징

S

L

R

1m1m

1m

L

RS

2

[ ][ ]

[ ]

mm

m



810 5 510 10 1210



반도체의 특징




저항값

온도

반도체

금속

반도체의 특징


저항률

불순물 량


반도체의 특징


빛

열


반도체 재료


IV 족 원소



VI 족 원소


II-VI 족 원소

ZnS EL 셀

ZnO 압전소자

CdS 광 도전 셀



III-V 족 원소


반도체 결정



14

32

Si

Ge


가전자

어느

쪽이던

가전자는

4개이다

가전자

반도체 결정


1

2 3

4 5

6 7

8

9

10

11

12 13

1

2 3

4 5

6 7

8 9

10 11

12 13

14 15 16

17 18

a=54Aring

격자상수


14

15 16

17 18


반도체 결정


1

2 3

4 5

6 7

8 9

10 11 12

13

14 15 16

17 18

a=54Aring

1 2 3 4 14 151617번 원자



5 8 9 10 11 18번 원자


6 7 번 원자


12 13 번 원자

반도체 결정


1

2 3

4 5

6 7

8 9

10 11 12

13

14 15 16

17 18

a=54Aring


1

2 3

4 5

6 7

8

11

9 10


7 3

5

9

10

진성 반도체


Si

Si

Si

Si

Si Si Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si

Si

Si




가전자

Si

Si

Si

Si

Si Si Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si

Si

Si

자유전자

정공




가전자

Si

Si

Si

Si

Si Si Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si

Si

Si

자유전자

정공

n p




정공의 이동


Si

Si

Si

Si

Si Si Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si

Si

Si

Si Si

Si Si

+

- EHP

Electron-Hole Pair



Si Si

Si Si

+

-

Si Si

Si Si

+

-

Si Si

Si Si

- +

Si Si

Si Si

- +

불순물 반도체



N형 반도체


Si

Si

Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si

Si

Si

Si

Si

Sb

Si

Si

Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si

Si

Si

Si

Si

Sb




Si

Si

Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si

Si

Si

Si

Si

Sb

Si

Si

Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si

Si

Si

Si

Si

Sb

n p



Ⅴ불순물




n p

다수 캐리어

소수 캐리어




Si

Si

Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si

Si

Si

Si

Si

In

Si

Si

Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si

Si

Si

Si

Si

In

p n



Ⅲ불순물




p n




반도체 용어


Si Sb

Si Si


Si In

Si Si


Sb As P In B Al


Si Si

Si Si

Sb

Si P

Si Si

Si Si

Si Si

In

Si In

Si Si N 형 P 형

반도체 용어




Si Si

Si Si

P

Si P

Si Si

In

Si P

Si In N 형

P 형


Si Si

Si Si

Sb

Si In

Si Si

In

Si In


제2장


학습내용






E

E


에너지 준위


에너지 밴드



E

infin infin

0 L x

실제 퍼텐셜

근사 퍼텐셜

퍼텐셜

근사과정





0 L x

infin infin

0U

경계조건

0 x L 0U



0x x L및 U

22 0

2E

m

2 2 2

2 2

p kE

m m


파동방정식


0 L x

infin infin

0U jkx jkxAe Be


0x 0 A B

sin 0kL x L 0

nk

L

( 0 1 2 )n

sinn x

CL

파동함수


2

01

L



sinn x

CL



1 22

CL

1 22

sinn x

L L

( 1 2 )n

nk

L

( 1 2 )n 파수 벡터

그래서


2 2 2

2 2

p kE

m m

nk

L

( )k n L0

E

1

2

3

n=4


n=4

3

2

1

0 L

E


허용된 에너지

금지된 에너지






h2E

1E

2 1h E E


p n 123n

r

q

q


2 2

2

q mv

rKr

04K



2 22 2

2

n

nm v

r


발생

재결합

산란


발생

재결합

산란

( ) C FE E kT

Cn N e

( ) F VE E kT

Vp N e

2

inp n

열평형상태




캐리어의 발생


+ +

- -

정공

전자

정공

전자





p 형 n 형


주입되는 정공


캐리어의 산란


격자산란

Si Si

Si Si


Si Sb

In Si -

+

In -

저속전자

고속전자

불순물 산란



21 3( )2 2

mv kT


캐리어 재결합


정공

전자

정공

전자

정공

전자


재결합 중심


열평형 상태


0 0 0g r g Rn p

2

0 0 ig r Rn p Rn





11 320 10 g cm s

13 335 10 g cm s

실리콘(Si)

게르마늄(Ge)

비평형 상태








gh E

p 형 반도체

gE

n

p

CE



n p



n n

p p

g r

단위체적



ng r

t


g

0 0g Rn p


r


r Rnp

0 0 0( )( )n

Rn p R n n p pt

0 0 0 0 0 0[ ( )Rn p R n p n p n n n

0 0( )R n p n

n p


0 0( )n

R n p nt



0nt

n n e

n0 t

0n

1

0n e

0 368271

n

0 0

1

( )n

R n p

lifetime


멸한다




2

0 0 ig Rn p Rn 0 0

1

( )n

R n p

대입

2

0 0( )

in

n

g n p


2

2

i

n

n

g

10 315 10in cm

9 32 10 g cm s

2 10

9

15 10375

2 2 2 10

i

n

ns

g





0 0( )n

R n p nt

0n n n

0 0

1

( )n

R n p

0

n

n nn

t


0

n

n nnG

t


nG

0(1 )t

nn G e n

0n0

n

t



nG



0

1( )Bt Bt

n

ABe G Ae C n




0 nA n C G


정상상태 t

0nn G n


3[ ]nn G cm



진성

p 형 n 형 수명

0







반도체의 특징

S

L

R

1m1m

1m

L

RS

2

[ ][ ]

[ ]

mm

m



810 5 510 10 1210



반도체의 특징




저항값

온도

반도체

금속

반도체의 특징


저항률

불순물 량


반도체의 특징


빛

열


반도체 재료


IV 족 원소



VI 족 원소


II-VI 족 원소

ZnS EL 셀

ZnO 압전소자

CdS 광 도전 셀



III-V 족 원소


반도체 결정



14

32

Si

Ge


가전자

어느

쪽이던

가전자는

4개이다

가전자

반도체 결정


1

2 3

4 5

6 7

8

9

10

11

12 13

1

2 3

4 5

6 7

8 9

10 11

12 13

14 15 16

17 18

a=54Aring

격자상수


14

15 16

17 18


반도체 결정


1

2 3

4 5

6 7

8 9

10 11 12

13

14 15 16

17 18

a=54Aring

1 2 3 4 14 151617번 원자



5 8 9 10 11 18번 원자


6 7 번 원자


12 13 번 원자

반도체 결정


1

2 3

4 5

6 7

8 9

10 11 12

13

14 15 16

17 18

a=54Aring


1

2 3

4 5

6 7

8

11

9 10


7 3

5

9

10

진성 반도체


Si

Si

Si

Si

Si Si Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si

Si

Si




가전자

Si

Si

Si

Si

Si Si Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si

Si

Si

자유전자

정공




가전자

Si

Si

Si

Si

Si Si Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si

Si

Si

자유전자

정공

n p




정공의 이동


Si

Si

Si

Si

Si Si Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si

Si

Si

Si Si

Si Si

+

- EHP

Electron-Hole Pair



Si Si

Si Si

+

-

Si Si

Si Si

+

-

Si Si

Si Si

- +

Si Si

Si Si

- +

불순물 반도체



N형 반도체


Si

Si

Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si

Si

Si

Si

Si

Sb

Si

Si

Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si

Si

Si

Si

Si

Sb




Si

Si

Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si

Si

Si

Si

Si

Sb

Si

Si

Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si

Si

Si

Si

Si

Sb

n p



Ⅴ불순물




n p

다수 캐리어

소수 캐리어




Si

Si

Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si

Si

Si

Si

Si

In

Si

Si

Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si

Si

Si

Si

Si

In

p n



Ⅲ불순물




p n




반도체 용어


Si Sb

Si Si


Si In

Si Si


Sb As P In B Al


Si Si

Si Si

Sb

Si P

Si Si

Si Si

Si Si

In

Si In

Si Si N 형 P 형

반도체 용어




Si Si

Si Si

P

Si P

Si Si

In

Si P

Si In N 형

P 형


Si Si

Si Si

Sb

Si In

Si Si

In

Si In


제2장


학습내용






E

E


에너지 준위


에너지 밴드



E

infin infin

0 L x

실제 퍼텐셜

근사 퍼텐셜

퍼텐셜

근사과정





0 L x

infin infin

0U

경계조건

0 x L 0U



0x x L및 U

22 0

2E

m

2 2 2

2 2

p kE

m m


파동방정식


0 L x

infin infin

0U jkx jkxAe Be


0x 0 A B

sin 0kL x L 0

nk

L

( 0 1 2 )n

sinn x

CL

파동함수


2

01

L



sinn x

CL



1 22

CL

1 22

sinn x

L L

( 1 2 )n

nk

L

( 1 2 )n 파수 벡터

그래서


2 2 2

2 2

p kE

m m

nk

L

( )k n L0

E

1

2

3

n=4


n=4

3

2

1

0 L

E


허용된 에너지

금지된 에너지






h2E

1E

2 1h E E


p n 123n

r

q

q


2 2

2

q mv

rKr

04K



2 22 2

2

n

nm v

r


발생

재결합

산란


발생

재결합

산란

( ) C FE E kT

Cn N e

( ) F VE E kT

Vp N e

2

inp n

열평형상태




캐리어의 발생


+ +

- -

정공

전자

정공

전자





p 형 n 형


주입되는 정공


캐리어의 산란


격자산란

Si Si

Si Si


Si Sb

In Si -

+

In -

저속전자

고속전자

불순물 산란



21 3( )2 2

mv kT


캐리어 재결합


정공

전자

정공

전자

정공

전자


재결합 중심


열평형 상태


0 0 0g r g Rn p

2

0 0 ig r Rn p Rn





11 320 10 g cm s

13 335 10 g cm s

실리콘(Si)

게르마늄(Ge)

비평형 상태








gh E

p 형 반도체

gE

n

p

CE



n p



n n

p p

g r

단위체적



ng r

t


g

0 0g Rn p


r


r Rnp

0 0 0( )( )n

Rn p R n n p pt

0 0 0 0 0 0[ ( )Rn p R n p n p n n n

0 0( )R n p n

n p


0 0( )n

R n p nt



0nt

n n e

n0 t

0n

1

0n e

0 368271

n

0 0

1

( )n

R n p

lifetime


멸한다




2

0 0 ig Rn p Rn 0 0

1

( )n

R n p

대입

2

0 0( )

in

n

g n p


2

2

i

n

n

g

10 315 10in cm

9 32 10 g cm s

2 10

9

15 10375

2 2 2 10

i

n

ns

g





0 0( )n

R n p nt

0n n n

0 0

1

( )n

R n p

0

n

n nn

t


0

n

n nnG

t


nG

0(1 )t

nn G e n

0n0

n

t



nG



0

1( )Bt Bt

n

ABe G Ae C n




0 nA n C G


정상상태 t

0nn G n


3[ ]nn G cm



진성

p 형 n 형 수명

0







반도체의 특징




저항값

온도

반도체

금속

반도체의 특징


저항률

불순물 량


반도체의 특징


빛

열


반도체 재료


IV 족 원소



VI 족 원소


II-VI 족 원소

ZnS EL 셀

ZnO 압전소자

CdS 광 도전 셀



III-V 족 원소


반도체 결정



14

32

Si

Ge


가전자

어느

쪽이던

가전자는

4개이다

가전자

반도체 결정


1

2 3

4 5

6 7

8

9

10

11

12 13

1

2 3

4 5

6 7

8 9

10 11

12 13

14 15 16

17 18

a=54Aring

격자상수


14

15 16

17 18


반도체 결정


1

2 3

4 5

6 7

8 9

10 11 12

13

14 15 16

17 18

a=54Aring

1 2 3 4 14 151617번 원자



5 8 9 10 11 18번 원자


6 7 번 원자


12 13 번 원자

반도체 결정


1

2 3

4 5

6 7

8 9

10 11 12

13

14 15 16

17 18

a=54Aring


1

2 3

4 5

6 7

8

11

9 10


7 3

5

9

10

진성 반도체


Si

Si

Si

Si

Si Si Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si

Si

Si




가전자

Si

Si

Si

Si

Si Si Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si

Si

Si

자유전자

정공




가전자

Si

Si

Si

Si

Si Si Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si

Si

Si

자유전자

정공

n p




정공의 이동


Si

Si

Si

Si

Si Si Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si

Si

Si

Si Si

Si Si

+

- EHP

Electron-Hole Pair



Si Si

Si Si

+

-

Si Si

Si Si

+

-

Si Si

Si Si

- +

Si Si

Si Si

- +

불순물 반도체



N형 반도체


Si

Si

Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si

Si

Si

Si

Si

Sb

Si

Si

Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si

Si

Si

Si

Si

Sb




Si

Si

Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si

Si

Si

Si

Si

Sb

Si

Si

Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si

Si

Si

Si

Si

Sb

n p



Ⅴ불순물




n p

다수 캐리어

소수 캐리어




Si

Si

Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si

Si

Si

Si

Si

In

Si

Si

Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si

Si

Si

Si

Si

In

p n



Ⅲ불순물




p n




반도체 용어


Si Sb

Si Si


Si In

Si Si


Sb As P In B Al


Si Si

Si Si

Sb

Si P

Si Si

Si Si

Si Si

In

Si In

Si Si N 형 P 형

반도체 용어




Si Si

Si Si

P

Si P

Si Si

In

Si P

Si In N 형

P 형


Si Si

Si Si

Sb

Si In

Si Si

In

Si In


제2장


학습내용






E

E


에너지 준위


에너지 밴드



E

infin infin

0 L x

실제 퍼텐셜

근사 퍼텐셜

퍼텐셜

근사과정





0 L x

infin infin

0U

경계조건

0 x L 0U



0x x L및 U

22 0

2E

m

2 2 2

2 2

p kE

m m


파동방정식


0 L x

infin infin

0U jkx jkxAe Be


0x 0 A B

sin 0kL x L 0

nk

L

( 0 1 2 )n

sinn x

CL

파동함수


2

01

L



sinn x

CL



1 22

CL

1 22

sinn x

L L

( 1 2 )n

nk

L

( 1 2 )n 파수 벡터

그래서


2 2 2

2 2

p kE

m m

nk

L

( )k n L0

E

1

2

3

n=4


n=4

3

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0 L

E


허용된 에너지

금지된 에너지






h2E

1E

2 1h E E


p n 123n

r

q

q


2 2

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q mv

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04K



2 22 2

2

n

nm v

r


발생

재결합

산란


발생

재결합

산란

( ) C FE E kT

Cn N e

( ) F VE E kT

Vp N e

2

inp n

열평형상태




캐리어의 발생


+ +

- -

정공

전자

정공

전자





p 형 n 형


주입되는 정공


캐리어의 산란


격자산란

Si Si

Si Si


Si Sb

In Si -

+

In -

저속전자

고속전자

불순물 산란



21 3( )2 2

mv kT


캐리어 재결합


정공

전자

정공

전자

정공

전자


재결합 중심


열평형 상태


0 0 0g r g Rn p

2

0 0 ig r Rn p Rn





11 320 10 g cm s

13 335 10 g cm s

실리콘(Si)

게르마늄(Ge)

비평형 상태








gh E

p 형 반도체

gE

n

p

CE



n p



n n

p p

g r

단위체적



ng r

t


g

0 0g Rn p


r


r Rnp

0 0 0( )( )n

Rn p R n n p pt

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0 0( )R n p n

n p


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n n e

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1

0n e

0 368271

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1

( )n

R n p

lifetime


멸한다




2

0 0 ig Rn p Rn 0 0

1

( )n

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대입

2

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in

n

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2

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i

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10 315 10in cm

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R n p

0

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n nn

t


0

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t


nG

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t



nG



0

1( )Bt Bt

n

ABe G Ae C n




0 nA n C G


정상상태 t

0nn G n


3[ ]nn G cm



진성

p 형 n 형 수명

0







반도체의 특징


저항률

불순물 량


반도체의 특징


빛

열


반도체 재료


IV 족 원소



VI 족 원소


II-VI 족 원소

ZnS EL 셀

ZnO 압전소자

CdS 광 도전 셀



III-V 족 원소


반도체 결정



14

32

Si

Ge


가전자

어느

쪽이던

가전자는

4개이다

가전자

반도체 결정


1

2 3

4 5

6 7

8

9

10

11

12 13

1

2 3

4 5

6 7

8 9

10 11

12 13

14 15 16

17 18

a=54Aring

격자상수


14

15 16

17 18


반도체 결정


1

2 3

4 5

6 7

8 9

10 11 12

13

14 15 16

17 18

a=54Aring

1 2 3 4 14 151617번 원자



5 8 9 10 11 18번 원자


6 7 번 원자


12 13 번 원자

반도체 결정


1

2 3

4 5

6 7

8 9

10 11 12

13

14 15 16

17 18

a=54Aring


1

2 3

4 5

6 7

8

11

9 10


7 3

5

9

10

진성 반도체


Si

Si

Si

Si

Si Si Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si

Si

Si




가전자

Si

Si

Si

Si

Si Si Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si

Si

Si

자유전자

정공




가전자

Si

Si

Si

Si

Si Si Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si

Si

Si

자유전자

정공

n p




정공의 이동


Si

Si

Si

Si

Si Si Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si

Si

Si

Si Si

Si Si

+

- EHP

Electron-Hole Pair



Si Si

Si Si

+

-

Si Si

Si Si

+

-

Si Si

Si Si

- +

Si Si

Si Si

- +

불순물 반도체



N형 반도체


Si

Si

Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si

Si

Si

Si

Si

Sb

Si

Si

Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si

Si

Si

Si

Si

Sb




Si

Si

Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si

Si

Si

Si

Si

Sb

Si

Si

Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si

Si

Si

Si

Si

Sb

n p



Ⅴ불순물




n p

다수 캐리어

소수 캐리어




Si

Si

Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si

Si

Si

Si

Si

In

Si

Si

Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si

Si

Si

Si

Si

In

p n



Ⅲ불순물




p n




반도체 용어


Si Sb

Si Si


Si In

Si Si


Sb As P In B Al


Si Si

Si Si

Sb

Si P

Si Si

Si Si

Si Si

In

Si In

Si Si N 형 P 형

반도체 용어




Si Si

Si Si

P

Si P

Si Si

In

Si P

Si In N 형

P 형


Si Si

Si Si

Sb

Si In

Si Si

In

Si In


제2장


학습내용






E

E


에너지 준위


에너지 밴드



E

infin infin

0 L x

실제 퍼텐셜

근사 퍼텐셜

퍼텐셜

근사과정





0 L x

infin infin

0U

경계조건

0 x L 0U



0x x L및 U

22 0

2E

m

2 2 2

2 2

p kE

m m


파동방정식


0 L x

infin infin

0U jkx jkxAe Be


0x 0 A B

sin 0kL x L 0

nk

L

( 0 1 2 )n

sinn x

CL

파동함수


2

01

L



sinn x

CL



1 22

CL

1 22

sinn x

L L

( 1 2 )n

nk

L

( 1 2 )n 파수 벡터

그래서


2 2 2

2 2

p kE

m m

nk

L

( )k n L0

E

1

2

3

n=4


n=4

3

2

1

0 L

E


허용된 에너지

금지된 에너지






h2E

1E

2 1h E E


p n 123n

r

q

q


2 2

2

q mv

rKr

04K



2 22 2

2

n

nm v

r


발생

재결합

산란


발생

재결합

산란

( ) C FE E kT

Cn N e

( ) F VE E kT

Vp N e

2

inp n

열평형상태




캐리어의 발생


+ +

- -

정공

전자

정공

전자





p 형 n 형


주입되는 정공


캐리어의 산란


격자산란

Si Si

Si Si


Si Sb

In Si -

+

In -

저속전자

고속전자

불순물 산란



21 3( )2 2

mv kT


캐리어 재결합


정공

전자

정공

전자

정공

전자


재결합 중심


열평형 상태


0 0 0g r g Rn p

2

0 0 ig r Rn p Rn





11 320 10 g cm s

13 335 10 g cm s

실리콘(Si)

게르마늄(Ge)

비평형 상태








gh E

p 형 반도체

gE

n

p

CE



n p



n n

p p

g r

단위체적



ng r

t


g

0 0g Rn p


r


r Rnp

0 0 0( )( )n

Rn p R n n p pt

0 0 0 0 0 0[ ( )Rn p R n p n p n n n

0 0( )R n p n

n p


0 0( )n

R n p nt



0nt

n n e

n0 t

0n

1

0n e

0 368271

n

0 0

1

( )n

R n p

lifetime


멸한다




2

0 0 ig Rn p Rn 0 0

1

( )n

R n p

대입

2

0 0( )

in

n

g n p


2

2

i

n

n

g

10 315 10in cm

9 32 10 g cm s

2 10

9

15 10375

2 2 2 10

i

n

ns

g





0 0( )n

R n p nt

0n n n

0 0

1

( )n

R n p

0

n

n nn

t


0

n

n nnG

t


nG

0(1 )t

nn G e n

0n0

n

t



nG



0

1( )Bt Bt

n

ABe G Ae C n




0 nA n C G


정상상태 t

0nn G n


3[ ]nn G cm



진성

p 형 n 형 수명

0







반도체의 특징


빛

열


반도체 재료


IV 족 원소



VI 족 원소


II-VI 족 원소

ZnS EL 셀

ZnO 압전소자

CdS 광 도전 셀



III-V 족 원소


반도체 결정



14

32

Si

Ge


가전자

어느

쪽이던

가전자는

4개이다

가전자

반도체 결정


1

2 3

4 5

6 7

8

9

10

11

12 13

1

2 3

4 5

6 7

8 9

10 11

12 13

14 15 16

17 18

a=54Aring

격자상수


14

15 16

17 18


반도체 결정


1

2 3

4 5

6 7

8 9

10 11 12

13

14 15 16

17 18

a=54Aring

1 2 3 4 14 151617번 원자



5 8 9 10 11 18번 원자


6 7 번 원자


12 13 번 원자

반도체 결정


1

2 3

4 5

6 7

8 9

10 11 12

13

14 15 16

17 18

a=54Aring


1

2 3

4 5

6 7

8

11

9 10


7 3

5

9

10

진성 반도체


Si

Si

Si

Si

Si Si Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si

Si

Si




가전자

Si

Si

Si

Si

Si Si Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si

Si

Si

자유전자

정공




가전자

Si

Si

Si

Si

Si Si Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si

Si

Si

자유전자

정공

n p




정공의 이동


Si

Si

Si

Si

Si Si Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si

Si

Si

Si Si

Si Si

+

- EHP

Electron-Hole Pair



Si Si

Si Si

+

-

Si Si

Si Si

+

-

Si Si

Si Si

- +

Si Si

Si Si

- +

불순물 반도체



N형 반도체


Si

Si

Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si

Si

Si

Si

Si

Sb

Si

Si

Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si

Si

Si

Si

Si

Sb




Si

Si

Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si

Si

Si

Si

Si

Sb

Si

Si

Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si

Si

Si

Si

Si

Sb

n p



Ⅴ불순물




n p

다수 캐리어

소수 캐리어




Si

Si

Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si

Si

Si

Si

Si

In

Si

Si

Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si

Si

Si

Si

Si

In

p n



Ⅲ불순물




p n




반도체 용어


Si Sb

Si Si


Si In

Si Si


Sb As P In B Al


Si Si

Si Si

Sb

Si P

Si Si

Si Si

Si Si

In

Si In

Si Si N 형 P 형

반도체 용어




Si Si

Si Si

P

Si P

Si Si

In

Si P

Si In N 형

P 형


Si Si

Si Si

Sb

Si In

Si Si

In

Si In


제2장


학습내용






E

E


에너지 준위


에너지 밴드



E

infin infin

0 L x

실제 퍼텐셜

근사 퍼텐셜

퍼텐셜

근사과정





0 L x

infin infin

0U

경계조건

0 x L 0U



0x x L및 U

22 0

2E

m

2 2 2

2 2

p kE

m m


파동방정식


0 L x

infin infin

0U jkx jkxAe Be


0x 0 A B

sin 0kL x L 0

nk

L

( 0 1 2 )n

sinn x

CL

파동함수


2

01

L



sinn x

CL



1 22

CL

1 22

sinn x

L L

( 1 2 )n

nk

L

( 1 2 )n 파수 벡터

그래서


2 2 2

2 2

p kE

m m

nk

L

( )k n L0

E

1

2

3

n=4


n=4

3

2

1

0 L

E


허용된 에너지

금지된 에너지






h2E

1E

2 1h E E


p n 123n

r

q

q


2 2

2

q mv

rKr

04K



2 22 2

2

n

nm v

r


발생

재결합

산란


발생

재결합

산란

( ) C FE E kT

Cn N e

( ) F VE E kT

Vp N e

2

inp n

열평형상태




캐리어의 발생


+ +

- -

정공

전자

정공

전자





p 형 n 형


주입되는 정공


캐리어의 산란


격자산란

Si Si

Si Si


Si Sb

In Si -

+

In -

저속전자

고속전자

불순물 산란



21 3( )2 2

mv kT


캐리어 재결합


정공

전자

정공

전자

정공

전자


재결합 중심


열평형 상태


0 0 0g r g Rn p

2

0 0 ig r Rn p Rn





11 320 10 g cm s

13 335 10 g cm s

실리콘(Si)

게르마늄(Ge)

비평형 상태








gh E

p 형 반도체

gE

n

p

CE



n p



n n

p p

g r

단위체적



ng r

t


g

0 0g Rn p


r


r Rnp

0 0 0( )( )n

Rn p R n n p pt

0 0 0 0 0 0[ ( )Rn p R n p n p n n n

0 0( )R n p n

n p


0 0( )n

R n p nt



0nt

n n e

n0 t

0n

1

0n e

0 368271

n

0 0

1

( )n

R n p

lifetime


멸한다




2

0 0 ig Rn p Rn 0 0

1

( )n

R n p

대입

2

0 0( )

in

n

g n p


2

2

i

n

n

g

10 315 10in cm

9 32 10 g cm s

2 10

9

15 10375

2 2 2 10

i

n

ns

g





0 0( )n

R n p nt

0n n n

0 0

1

( )n

R n p

0

n

n nn

t


0

n

n nnG

t


nG

0(1 )t

nn G e n

0n0

n

t



nG



0

1( )Bt Bt

n

ABe G Ae C n




0 nA n C G


정상상태 t

0nn G n


3[ ]nn G cm



진성

p 형 n 형 수명

0







반도체 재료


IV 족 원소



VI 족 원소


II-VI 족 원소

ZnS EL 셀

ZnO 압전소자

CdS 광 도전 셀



III-V 족 원소


반도체 결정



14

32

Si

Ge


가전자

어느

쪽이던

가전자는

4개이다

가전자

반도체 결정


1

2 3

4 5

6 7

8

9

10

11

12 13

1

2 3

4 5

6 7

8 9

10 11

12 13

14 15 16

17 18

a=54Aring

격자상수


14

15 16

17 18


반도체 결정


1

2 3

4 5

6 7

8 9

10 11 12

13

14 15 16

17 18

a=54Aring

1 2 3 4 14 151617번 원자



5 8 9 10 11 18번 원자


6 7 번 원자


12 13 번 원자

반도체 결정


1

2 3

4 5

6 7

8 9

10 11 12

13

14 15 16

17 18

a=54Aring


1

2 3

4 5

6 7

8

11

9 10


7 3

5

9

10

진성 반도체


Si

Si

Si

Si

Si Si Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si

Si

Si




가전자

Si

Si

Si

Si

Si Si Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si

Si

Si

자유전자

정공




가전자

Si

Si

Si

Si

Si Si Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si

Si

Si

자유전자

정공

n p




정공의 이동


Si

Si

Si

Si

Si Si Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si

Si

Si

Si Si

Si Si

+

- EHP

Electron-Hole Pair



Si Si

Si Si

+

-

Si Si

Si Si

+

-

Si Si

Si Si

- +

Si Si

Si Si

- +

불순물 반도체



N형 반도체


Si

Si

Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si

Si

Si

Si

Si

Sb

Si

Si

Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si

Si

Si

Si

Si

Sb




Si

Si

Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si

Si

Si

Si

Si

Sb

Si

Si

Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si

Si

Si

Si

Si

Sb

n p



Ⅴ불순물




n p

다수 캐리어

소수 캐리어




Si

Si

Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si

Si

Si

Si

Si

In

Si

Si

Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si

Si

Si

Si

Si

In

p n



Ⅲ불순물




p n




반도체 용어


Si Sb

Si Si


Si In

Si Si


Sb As P In B Al


Si Si

Si Si

Sb

Si P

Si Si

Si Si

Si Si

In

Si In

Si Si N 형 P 형

반도체 용어




Si Si

Si Si

P

Si P

Si Si

In

Si P

Si In N 형

P 형


Si Si

Si Si

Sb

Si In

Si Si

In

Si In


제2장


학습내용






E

E


에너지 준위


에너지 밴드



E

infin infin

0 L x

실제 퍼텐셜

근사 퍼텐셜

퍼텐셜

근사과정





0 L x

infin infin

0U

경계조건

0 x L 0U



0x x L및 U

22 0

2E

m

2 2 2

2 2

p kE

m m


파동방정식


0 L x

infin infin

0U jkx jkxAe Be


0x 0 A B

sin 0kL x L 0

nk

L

( 0 1 2 )n

sinn x

CL

파동함수


2

01

L



sinn x

CL



1 22

CL

1 22

sinn x

L L

( 1 2 )n

nk

L

( 1 2 )n 파수 벡터

그래서


2 2 2

2 2

p kE

m m

nk

L

( )k n L0

E

1

2

3

n=4


n=4

3

2

1

0 L

E


허용된 에너지

금지된 에너지






h2E

1E

2 1h E E


p n 123n

r

q

q


2 2

2

q mv

rKr

04K



2 22 2

2

n

nm v

r


발생

재결합

산란


발생

재결합

산란

( ) C FE E kT

Cn N e

( ) F VE E kT

Vp N e

2

inp n

열평형상태




캐리어의 발생


+ +

- -

정공

전자

정공

전자





p 형 n 형


주입되는 정공


캐리어의 산란


격자산란

Si Si

Si Si


Si Sb

In Si -

+

In -

저속전자

고속전자

불순물 산란



21 3( )2 2

mv kT


캐리어 재결합


정공

전자

정공

전자

정공

전자


재결합 중심


열평형 상태


0 0 0g r g Rn p

2

0 0 ig r Rn p Rn





11 320 10 g cm s

13 335 10 g cm s

실리콘(Si)

게르마늄(Ge)

비평형 상태








gh E

p 형 반도체

gE

n

p

CE



n p



n n

p p

g r

단위체적



ng r

t


g

0 0g Rn p


r


r Rnp

0 0 0( )( )n

Rn p R n n p pt

0 0 0 0 0 0[ ( )Rn p R n p n p n n n

0 0( )R n p n

n p


0 0( )n

R n p nt



0nt

n n e

n0 t

0n

1

0n e

0 368271

n

0 0

1

( )n

R n p

lifetime


멸한다




2

0 0 ig Rn p Rn 0 0

1

( )n

R n p

대입

2

0 0( )

in

n

g n p


2

2

i

n

n

g

10 315 10in cm

9 32 10 g cm s

2 10

9

15 10375

2 2 2 10

i

n

ns

g





0 0( )n

R n p nt

0n n n

0 0

1

( )n

R n p

0

n

n nn

t


0

n

n nnG

t


nG

0(1 )t

nn G e n

0n0

n

t



nG



0

1( )Bt Bt

n

ABe G Ae C n




0 nA n C G


정상상태 t

0nn G n


3[ ]nn G cm



진성

p 형 n 형 수명

0







반도체 결정



14

32

Si

Ge


가전자

어느

쪽이던

가전자는

4개이다

가전자

반도체 결정


1

2 3

4 5

6 7

8

9

10

11

12 13

1

2 3

4 5

6 7

8 9

10 11

12 13

14 15 16

17 18

a=54Aring

격자상수


14

15 16

17 18


반도체 결정


1

2 3

4 5

6 7

8 9

10 11 12

13

14 15 16

17 18

a=54Aring

1 2 3 4 14 151617번 원자



5 8 9 10 11 18번 원자


6 7 번 원자


12 13 번 원자

반도체 결정


1

2 3

4 5

6 7

8 9

10 11 12

13

14 15 16

17 18

a=54Aring


1

2 3

4 5

6 7

8

11

9 10


7 3

5

9

10

진성 반도체


Si

Si

Si

Si

Si Si Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si

Si

Si




가전자

Si

Si

Si

Si

Si Si Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si

Si

Si

자유전자

정공




가전자

Si

Si

Si

Si

Si Si Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si

Si

Si

자유전자

정공

n p




정공의 이동


Si

Si

Si

Si

Si Si Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si

Si

Si

Si Si

Si Si

+

- EHP

Electron-Hole Pair



Si Si

Si Si

+

-

Si Si

Si Si

+

-

Si Si

Si Si

- +

Si Si

Si Si

- +

불순물 반도체



N형 반도체


Si

Si

Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si

Si

Si

Si

Si

Sb

Si

Si

Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si

Si

Si

Si

Si

Sb




Si

Si

Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si

Si

Si

Si

Si

Sb

Si

Si

Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si

Si

Si

Si

Si

Sb

n p



Ⅴ불순물




n p

다수 캐리어

소수 캐리어




Si

Si

Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si

Si

Si

Si

Si

In

Si

Si

Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si

Si

Si

Si

Si

In

p n



Ⅲ불순물




p n




반도체 용어


Si Sb

Si Si


Si In

Si Si


Sb As P In B Al


Si Si

Si Si

Sb

Si P

Si Si

Si Si

Si Si

In

Si In

Si Si N 형 P 형

반도체 용어




Si Si

Si Si

P

Si P

Si Si

In

Si P

Si In N 형

P 형


Si Si

Si Si

Sb

Si In

Si Si

In

Si In


제2장


학습내용






E

E


에너지 준위


에너지 밴드



E

infin infin

0 L x

실제 퍼텐셜

근사 퍼텐셜

퍼텐셜

근사과정





0 L x

infin infin

0U

경계조건

0 x L 0U



0x x L및 U

22 0

2E

m

2 2 2

2 2

p kE

m m


파동방정식


0 L x

infin infin

0U jkx jkxAe Be


0x 0 A B

sin 0kL x L 0

nk

L

( 0 1 2 )n

sinn x

CL

파동함수


2

01

L



sinn x

CL



1 22

CL

1 22

sinn x

L L

( 1 2 )n

nk

L

( 1 2 )n 파수 벡터

그래서


2 2 2

2 2

p kE

m m

nk

L

( )k n L0

E

1

2

3

n=4


n=4

3

2

1

0 L

E


허용된 에너지

금지된 에너지






h2E

1E

2 1h E E


p n 123n

r

q

q


2 2

2

q mv

rKr

04K



2 22 2

2

n

nm v

r


발생

재결합

산란


발생

재결합

산란

( ) C FE E kT

Cn N e

( ) F VE E kT

Vp N e

2

inp n

열평형상태




캐리어의 발생


+ +

- -

정공

전자

정공

전자





p 형 n 형


주입되는 정공


캐리어의 산란


격자산란

Si Si

Si Si


Si Sb

In Si -

+

In -

저속전자

고속전자

불순물 산란



21 3( )2 2

mv kT


캐리어 재결합


정공

전자

정공

전자

정공

전자


재결합 중심


열평형 상태


0 0 0g r g Rn p

2

0 0 ig r Rn p Rn





11 320 10 g cm s

13 335 10 g cm s

실리콘(Si)

게르마늄(Ge)

비평형 상태








gh E

p 형 반도체

gE

n

p

CE



n p



n n

p p

g r

단위체적



ng r

t


g

0 0g Rn p


r


r Rnp

0 0 0( )( )n

Rn p R n n p pt

0 0 0 0 0 0[ ( )Rn p R n p n p n n n

0 0( )R n p n

n p


0 0( )n

R n p nt



0nt

n n e

n0 t

0n

1

0n e

0 368271

n

0 0

1

( )n

R n p

lifetime


멸한다




2

0 0 ig Rn p Rn 0 0

1

( )n

R n p

대입

2

0 0( )

in

n

g n p


2

2

i

n

n

g

10 315 10in cm

9 32 10 g cm s

2 10

9

15 10375

2 2 2 10

i

n

ns

g





0 0( )n

R n p nt

0n n n

0 0

1

( )n

R n p

0

n

n nn

t


0

n

n nnG

t


nG

0(1 )t

nn G e n

0n0

n

t



nG



0

1( )Bt Bt

n

ABe G Ae C n




0 nA n C G


정상상태 t

0nn G n


3[ ]nn G cm



진성

p 형 n 형 수명

0







반도체 결정


1

2 3

4 5

6 7

8

9

10

11

12 13

1

2 3

4 5

6 7

8 9

10 11

12 13

14 15 16

17 18

a=54Aring

격자상수


14

15 16

17 18


반도체 결정


1

2 3

4 5

6 7

8 9

10 11 12

13

14 15 16

17 18

a=54Aring

1 2 3 4 14 151617번 원자



5 8 9 10 11 18번 원자


6 7 번 원자


12 13 번 원자

반도체 결정


1

2 3

4 5

6 7

8 9

10 11 12

13

14 15 16

17 18

a=54Aring


1

2 3

4 5

6 7

8

11

9 10


7 3

5

9

10

진성 반도체


Si

Si

Si

Si

Si Si Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si

Si

Si




가전자

Si

Si

Si

Si

Si Si Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si

Si

Si

자유전자

정공




가전자

Si

Si

Si

Si

Si Si Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si

Si

Si

자유전자

정공

n p




정공의 이동


Si

Si

Si

Si

Si Si Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si

Si

Si

Si Si

Si Si

+

- EHP

Electron-Hole Pair



Si Si

Si Si

+

-

Si Si

Si Si

+

-

Si Si

Si Si

- +

Si Si

Si Si

- +

불순물 반도체



N형 반도체


Si

Si

Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si

Si

Si

Si

Si

Sb

Si

Si

Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si

Si

Si

Si

Si

Sb




Si

Si

Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si

Si

Si

Si

Si

Sb

Si

Si

Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si

Si

Si

Si

Si

Sb

n p



Ⅴ불순물




n p

다수 캐리어

소수 캐리어




Si

Si

Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si

Si

Si

Si

Si

In

Si

Si

Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si

Si

Si

Si

Si

In

p n



Ⅲ불순물




p n




반도체 용어


Si Sb

Si Si


Si In

Si Si


Sb As P In B Al


Si Si

Si Si

Sb

Si P

Si Si

Si Si

Si Si

In

Si In

Si Si N 형 P 형

반도체 용어




Si Si

Si Si

P

Si P

Si Si

In

Si P

Si In N 형

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Si Si

Si Si

Sb

Si In

Si Si

In

Si In


제2장


학습내용






E

E


에너지 준위


에너지 밴드



E

infin infin

0 L x

실제 퍼텐셜

근사 퍼텐셜

퍼텐셜

근사과정





0 L x

infin infin

0U

경계조건

0 x L 0U



0x x L및 U

22 0

2E

m

2 2 2

2 2

p kE

m m


파동방정식


0 L x

infin infin

0U jkx jkxAe Be


0x 0 A B

sin 0kL x L 0

nk

L

( 0 1 2 )n

sinn x

CL

파동함수


2

01

L



sinn x

CL



1 22

CL

1 22

sinn x

L L

( 1 2 )n

nk

L

( 1 2 )n 파수 벡터

그래서


2 2 2

2 2

p kE

m m

nk

L

( )k n L0

E

1

2

3

n=4


n=4

3

2

1

0 L

E


허용된 에너지

금지된 에너지






h2E

1E

2 1h E E


p n 123n

r

q

q


2 2

2

q mv

rKr

04K



2 22 2

2

n

nm v

r


발생

재결합

산란


발생

재결합

산란

( ) C FE E kT

Cn N e

( ) F VE E kT

Vp N e

2

inp n

열평형상태




캐리어의 발생


+ +

- -

정공

전자

정공

전자





p 형 n 형


주입되는 정공


캐리어의 산란


격자산란

Si Si

Si Si


Si Sb

In Si -

+

In -

저속전자

고속전자

불순물 산란



21 3( )2 2

mv kT


캐리어 재결합


정공

전자

정공

전자

정공

전자


재결합 중심


열평형 상태


0 0 0g r g Rn p

2

0 0 ig r Rn p Rn





11 320 10 g cm s

13 335 10 g cm s

실리콘(Si)

게르마늄(Ge)

비평형 상태








gh E

p 형 반도체

gE

n

p

CE



n p



n n

p p

g r

단위체적



ng r

t


g

0 0g Rn p


r


r Rnp

0 0 0( )( )n

Rn p R n n p pt

0 0 0 0 0 0[ ( )Rn p R n p n p n n n

0 0( )R n p n

n p


0 0( )n

R n p nt



0nt

n n e

n0 t

0n

1

0n e

0 368271

n

0 0

1

( )n

R n p

lifetime


멸한다




2

0 0 ig Rn p Rn 0 0

1

( )n

R n p

대입

2

0 0( )

in

n

g n p


2

2

i

n

n

g

10 315 10in cm

9 32 10 g cm s

2 10

9

15 10375

2 2 2 10

i

n

ns

g





0 0( )n

R n p nt

0n n n

0 0

1

( )n

R n p

0

n

n nn

t


0

n

n nnG

t


nG

0(1 )t

nn G e n

0n0

n

t



nG



0

1( )Bt Bt

n

ABe G Ae C n




0 nA n C G


정상상태 t

0nn G n


3[ ]nn G cm



진성

p 형 n 형 수명

0







반도체 결정


1

2 3

4 5

6 7

8 9

10 11 12

13

14 15 16

17 18

a=54Aring

1 2 3 4 14 151617번 원자



5 8 9 10 11 18번 원자


6 7 번 원자


12 13 번 원자

반도체 결정


1

2 3

4 5

6 7

8 9

10 11 12

13

14 15 16

17 18

a=54Aring


1

2 3

4 5

6 7

8

11

9 10


7 3

5

9

10

진성 반도체


Si

Si

Si

Si

Si Si Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si

Si

Si




가전자

Si

Si

Si

Si

Si Si Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si

Si

Si

자유전자

정공




가전자

Si

Si

Si

Si

Si Si Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si

Si

Si

자유전자

정공

n p




정공의 이동


Si

Si

Si

Si

Si Si Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si

Si

Si

Si Si

Si Si

+

- EHP

Electron-Hole Pair



Si Si

Si Si

+

-

Si Si

Si Si

+

-

Si Si

Si Si

- +

Si Si

Si Si

- +

불순물 반도체



N형 반도체


Si

Si

Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si

Si

Si

Si

Si

Sb

Si

Si

Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si

Si

Si

Si

Si

Sb




Si

Si

Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si

Si

Si

Si

Si

Sb

Si

Si

Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si

Si

Si

Si

Si

Sb

n p



Ⅴ불순물




n p

다수 캐리어

소수 캐리어




Si

Si

Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si

Si

Si

Si

Si

In

Si

Si

Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si

Si

Si

Si

Si

In

p n



Ⅲ불순물




p n




반도체 용어


Si Sb

Si Si


Si In

Si Si


Sb As P In B Al


Si Si

Si Si

Sb

Si P

Si Si

Si Si

Si Si

In

Si In

Si Si N 형 P 형

반도체 용어




Si Si

Si Si

P

Si P

Si Si

In

Si P

Si In N 형

P 형


Si Si

Si Si

Sb

Si In

Si Si

In

Si In


제2장


학습내용






E

E


에너지 준위


에너지 밴드



E

infin infin

0 L x

실제 퍼텐셜

근사 퍼텐셜

퍼텐셜

근사과정





0 L x

infin infin

0U

경계조건

0 x L 0U



0x x L및 U

22 0

2E

m

2 2 2

2 2

p kE

m m


파동방정식


0 L x

infin infin

0U jkx jkxAe Be


0x 0 A B

sin 0kL x L 0

nk

L

( 0 1 2 )n

sinn x

CL

파동함수


2

01

L



sinn x

CL



1 22

CL

1 22

sinn x

L L

( 1 2 )n

nk

L

( 1 2 )n 파수 벡터

그래서


2 2 2

2 2

p kE

m m

nk

L

( )k n L0

E

1

2

3

n=4


n=4

3

2

1

0 L

E


허용된 에너지

금지된 에너지






h2E

1E

2 1h E E


p n 123n

r

q

q


2 2

2

q mv

rKr

04K



2 22 2

2

n

nm v

r


발생

재결합

산란


발생

재결합

산란

( ) C FE E kT

Cn N e

( ) F VE E kT

Vp N e

2

inp n

열평형상태




캐리어의 발생


+ +

- -

정공

전자

정공

전자





p 형 n 형


주입되는 정공


캐리어의 산란


격자산란

Si Si

Si Si


Si Sb

In Si -

+

In -

저속전자

고속전자

불순물 산란



21 3( )2 2

mv kT


캐리어 재결합


정공

전자

정공

전자

정공

전자


재결합 중심


열평형 상태


0 0 0g r g Rn p

2

0 0 ig r Rn p Rn





11 320 10 g cm s

13 335 10 g cm s

실리콘(Si)

게르마늄(Ge)

비평형 상태








gh E

p 형 반도체

gE

n

p

CE



n p



n n

p p

g r

단위체적



ng r

t


g

0 0g Rn p


r


r Rnp

0 0 0( )( )n

Rn p R n n p pt

0 0 0 0 0 0[ ( )Rn p R n p n p n n n

0 0( )R n p n

n p


0 0( )n

R n p nt



0nt

n n e

n0 t

0n

1

0n e

0 368271

n

0 0

1

( )n

R n p

lifetime


멸한다




2

0 0 ig Rn p Rn 0 0

1

( )n

R n p

대입

2

0 0( )

in

n

g n p


2

2

i

n

n

g

10 315 10in cm

9 32 10 g cm s

2 10

9

15 10375

2 2 2 10

i

n

ns

g





0 0( )n

R n p nt

0n n n

0 0

1

( )n

R n p

0

n

n nn

t


0

n

n nnG

t


nG

0(1 )t

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0n0

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t



nG



0

1( )Bt Bt

n

ABe G Ae C n




0 nA n C G


정상상태 t

0nn G n


3[ ]nn G cm



진성

p 형 n 형 수명

0







반도체 결정


1

2 3

4 5

6 7

8 9

10 11 12

13

14 15 16

17 18

a=54Aring


1

2 3

4 5

6 7

8

11

9 10


7 3

5

9

10

진성 반도체


Si

Si

Si

Si

Si Si Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si

Si

Si




가전자

Si

Si

Si

Si

Si Si Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si

Si

Si

자유전자

정공




가전자

Si

Si

Si

Si

Si Si Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si

Si

Si

자유전자

정공

n p




정공의 이동


Si

Si

Si

Si

Si Si Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si

Si

Si

Si Si

Si Si

+

- EHP

Electron-Hole Pair



Si Si

Si Si

+

-

Si Si

Si Si

+

-

Si Si

Si Si

- +

Si Si

Si Si

- +

불순물 반도체



N형 반도체


Si

Si

Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si

Si

Si

Si

Si

Sb

Si

Si

Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si

Si

Si

Si

Si

Sb




Si

Si

Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si

Si

Si

Si

Si

Sb

Si

Si

Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si

Si

Si

Si

Si

Sb

n p



Ⅴ불순물




n p

다수 캐리어

소수 캐리어




Si

Si

Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si

Si

Si

Si

Si

In

Si

Si

Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si

Si

Si

Si

Si

In

p n



Ⅲ불순물




p n




반도체 용어


Si Sb

Si Si


Si In

Si Si


Sb As P In B Al


Si Si

Si Si

Sb

Si P

Si Si

Si Si

Si Si

In

Si In

Si Si N 형 P 형

반도체 용어




Si Si

Si Si

P

Si P

Si Si

In

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Si In N 형

P 형


Si Si

Si Si

Sb

Si In

Si Si

In

Si In


제2장


학습내용






E

E


에너지 준위


에너지 밴드



E

infin infin

0 L x

실제 퍼텐셜

근사 퍼텐셜

퍼텐셜

근사과정





0 L x

infin infin

0U

경계조건

0 x L 0U



0x x L및 U

22 0

2E

m

2 2 2

2 2

p kE

m m


파동방정식


0 L x

infin infin

0U jkx jkxAe Be


0x 0 A B

sin 0kL x L 0

nk

L

( 0 1 2 )n

sinn x

CL

파동함수


2

01

L



sinn x

CL



1 22

CL

1 22

sinn x

L L

( 1 2 )n

nk

L

( 1 2 )n 파수 벡터

그래서


2 2 2

2 2

p kE

m m

nk

L

( )k n L0

E

1

2

3

n=4


n=4

3

2

1

0 L

E


허용된 에너지

금지된 에너지






h2E

1E

2 1h E E


p n 123n

r

q

q


2 2

2

q mv

rKr

04K



2 22 2

2

n

nm v

r


발생

재결합

산란


발생

재결합

산란

( ) C FE E kT

Cn N e

( ) F VE E kT

Vp N e

2

inp n

열평형상태




캐리어의 발생


+ +

- -

정공

전자

정공

전자





p 형 n 형


주입되는 정공


캐리어의 산란


격자산란

Si Si

Si Si


Si Sb

In Si -

+

In -

저속전자

고속전자

불순물 산란



21 3( )2 2

mv kT


캐리어 재결합


정공

전자

정공

전자

정공

전자


재결합 중심


열평형 상태


0 0 0g r g Rn p

2

0 0 ig r Rn p Rn





11 320 10 g cm s

13 335 10 g cm s

실리콘(Si)

게르마늄(Ge)

비평형 상태








gh E

p 형 반도체

gE

n

p

CE



n p



n n

p p

g r

단위체적



ng r

t


g

0 0g Rn p


r


r Rnp

0 0 0( )( )n

Rn p R n n p pt

0 0 0 0 0 0[ ( )Rn p R n p n p n n n

0 0( )R n p n

n p


0 0( )n

R n p nt



0nt

n n e

n0 t

0n

1

0n e

0 368271

n

0 0

1

( )n

R n p

lifetime


멸한다




2

0 0 ig Rn p Rn 0 0

1

( )n

R n p

대입

2

0 0( )

in

n

g n p


2

2

i

n

n

g

10 315 10in cm

9 32 10 g cm s

2 10

9

15 10375

2 2 2 10

i

n

ns

g





0 0( )n

R n p nt

0n n n

0 0

1

( )n

R n p

0

n

n nn

t


0

n

n nnG

t


nG

0(1 )t

nn G e n

0n0

n

t



nG



0

1( )Bt Bt

n

ABe G Ae C n




0 nA n C G


정상상태 t

0nn G n


3[ ]nn G cm



진성

p 형 n 형 수명

0







진성 반도체


Si

Si

Si

Si

Si Si Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si

Si

Si




가전자

Si

Si

Si

Si

Si Si Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si

Si

Si

자유전자

정공




가전자

Si

Si

Si

Si

Si Si Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si

Si

Si

자유전자

정공

n p




정공의 이동


Si

Si

Si

Si

Si Si Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si

Si

Si

Si Si

Si Si

+

- EHP

Electron-Hole Pair



Si Si

Si Si

+

-

Si Si

Si Si

+

-

Si Si

Si Si

- +

Si Si

Si Si

- +

불순물 반도체



N형 반도체


Si

Si

Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si

Si

Si

Si

Si

Sb

Si

Si

Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si

Si

Si

Si

Si

Sb




Si

Si

Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si

Si

Si

Si

Si

Sb

Si

Si

Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si

Si

Si

Si

Si

Sb

n p



Ⅴ불순물




n p

다수 캐리어

소수 캐리어




Si

Si

Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si

Si

Si

Si

Si

In

Si

Si

Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si

Si

Si

Si

Si

In

p n



Ⅲ불순물




p n




반도체 용어


Si Sb

Si Si


Si In

Si Si


Sb As P In B Al


Si Si

Si Si

Sb

Si P

Si Si

Si Si

Si Si

In

Si In

Si Si N 형 P 형

반도체 용어




Si Si

Si Si

P

Si P

Si Si

In

Si P

Si In N 형

P 형


Si Si

Si Si

Sb

Si In

Si Si

In

Si In


제2장


학습내용






E

E


에너지 준위


에너지 밴드



E

infin infin

0 L x

실제 퍼텐셜

근사 퍼텐셜

퍼텐셜

근사과정





0 L x

infin infin

0U

경계조건

0 x L 0U



0x x L및 U

22 0

2E

m

2 2 2

2 2

p kE

m m


파동방정식


0 L x

infin infin

0U jkx jkxAe Be


0x 0 A B

sin 0kL x L 0

nk

L

( 0 1 2 )n

sinn x

CL

파동함수


2

01

L



sinn x

CL



1 22

CL

1 22

sinn x

L L

( 1 2 )n

nk

L

( 1 2 )n 파수 벡터

그래서


2 2 2

2 2

p kE

m m

nk

L

( )k n L0

E

1

2

3

n=4


n=4

3

2

1

0 L

E


허용된 에너지

금지된 에너지






h2E

1E

2 1h E E


p n 123n

r

q

q


2 2

2

q mv

rKr

04K



2 22 2

2

n

nm v

r


발생

재결합

산란


발생

재결합

산란

( ) C FE E kT

Cn N e

( ) F VE E kT

Vp N e

2

inp n

열평형상태




캐리어의 발생


+ +

- -

정공

전자

정공

전자





p 형 n 형


주입되는 정공


캐리어의 산란


격자산란

Si Si

Si Si


Si Sb

In Si -

+

In -

저속전자

고속전자

불순물 산란



21 3( )2 2

mv kT


캐리어 재결합


정공

전자

정공

전자

정공

전자


재결합 중심


열평형 상태


0 0 0g r g Rn p

2

0 0 ig r Rn p Rn





11 320 10 g cm s

13 335 10 g cm s

실리콘(Si)

게르마늄(Ge)

비평형 상태








gh E

p 형 반도체

gE

n

p

CE



n p



n n

p p

g r

단위체적



ng r

t


g

0 0g Rn p


r


r Rnp

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Rn p R n n p pt

0 0 0 0 0 0[ ( )Rn p R n p n p n n n

0 0( )R n p n

n p


0 0( )n

R n p nt



0nt

n n e

n0 t

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1

0n e

0 368271

n

0 0

1

( )n

R n p

lifetime


멸한다




2

0 0 ig Rn p Rn 0 0

1

( )n

R n p

대입

2

0 0( )

in

n

g n p


2

2

i

n

n

g

10 315 10in cm

9 32 10 g cm s

2 10

9

15 10375

2 2 2 10

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n

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g





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R n p nt

0n n n

0 0

1

( )n

R n p

0

n

n nn

t


0

n

n nnG

t


nG

0(1 )t

nn G e n

0n0

n

t



nG



0

1( )Bt Bt

n

ABe G Ae C n




0 nA n C G


정상상태 t

0nn G n


3[ ]nn G cm



진성

p 형 n 형 수명

0










가전자

Si

Si

Si

Si

Si Si Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si

Si

Si

자유전자

정공

n p




정공의 이동


Si

Si

Si

Si

Si Si Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si

Si

Si

Si Si

Si Si

+

- EHP

Electron-Hole Pair



Si Si

Si Si

+

-

Si Si

Si Si

+

-

Si Si

Si Si

- +

Si Si

Si Si

- +

불순물 반도체



N형 반도체


Si

Si

Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si

Si

Si

Si

Si

Sb

Si

Si

Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si

Si

Si

Si

Si

Sb




Si

Si

Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si

Si

Si

Si

Si

Sb

Si

Si

Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si

Si

Si

Si

Si

Sb

n p



Ⅴ불순물




n p

다수 캐리어

소수 캐리어




Si

Si

Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si

Si

Si

Si

Si

In

Si

Si

Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si

Si

Si

Si

Si

In

p n



Ⅲ불순물




p n




반도체 용어


Si Sb

Si Si


Si In

Si Si


Sb As P In B Al


Si Si

Si Si

Sb

Si P

Si Si

Si Si

Si Si

In

Si In

Si Si N 형 P 형

반도체 용어




Si Si

Si Si

P

Si P

Si Si

In

Si P

Si In N 형

P 형


Si Si

Si Si

Sb

Si In

Si Si

In

Si In


제2장


학습내용






E

E


에너지 준위


에너지 밴드



E

infin infin

0 L x

실제 퍼텐셜

근사 퍼텐셜

퍼텐셜

근사과정





0 L x

infin infin

0U

경계조건

0 x L 0U



0x x L및 U

22 0

2E

m

2 2 2

2 2

p kE

m m


파동방정식


0 L x

infin infin

0U jkx jkxAe Be


0x 0 A B

sin 0kL x L 0

nk

L

( 0 1 2 )n

sinn x

CL

파동함수


2

01

L



sinn x

CL



1 22

CL

1 22

sinn x

L L

( 1 2 )n

nk

L

( 1 2 )n 파수 벡터

그래서


2 2 2

2 2

p kE

m m

nk

L

( )k n L0

E

1

2

3

n=4


n=4

3

2

1

0 L

E


허용된 에너지

금지된 에너지






h2E

1E

2 1h E E


p n 123n

r

q

q


2 2

2

q mv

rKr

04K



2 22 2

2

n

nm v

r


발생

재결합

산란


발생

재결합

산란

( ) C FE E kT

Cn N e

( ) F VE E kT

Vp N e

2

inp n

열평형상태




캐리어의 발생


+ +

- -

정공

전자

정공

전자





p 형 n 형


주입되는 정공


캐리어의 산란


격자산란

Si Si

Si Si


Si Sb

In Si -

+

In -

저속전자

고속전자

불순물 산란



21 3( )2 2

mv kT


캐리어 재결합


정공

전자

정공

전자

정공

전자


재결합 중심


열평형 상태


0 0 0g r g Rn p

2

0 0 ig r Rn p Rn





11 320 10 g cm s

13 335 10 g cm s

실리콘(Si)

게르마늄(Ge)

비평형 상태








gh E

p 형 반도체

gE

n

p

CE



n p



n n

p p

g r

단위체적



ng r

t


g

0 0g Rn p


r


r Rnp

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Rn p R n n p pt

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0 0( )R n p n

n p


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R n p nt



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n n e

n0 t

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1

0n e

0 368271

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( )n

R n p

lifetime


멸한다




2

0 0 ig Rn p Rn 0 0

1

( )n

R n p

대입

2

0 0( )

in

n

g n p


2

2

i

n

n

g

10 315 10in cm

9 32 10 g cm s

2 10

9

15 10375

2 2 2 10

i

n

ns

g





0 0( )n

R n p nt

0n n n

0 0

1

( )n

R n p

0

n

n nn

t


0

n

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t


nG

0(1 )t

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0n0

n

t



nG



0

1( )Bt Bt

n

ABe G Ae C n




0 nA n C G


정상상태 t

0nn G n


3[ ]nn G cm



진성

p 형 n 형 수명

0







정공의 이동


Si

Si

Si

Si

Si Si Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si

Si

Si

Si Si

Si Si

+

- EHP

Electron-Hole Pair



Si Si

Si Si

+

-

Si Si

Si Si

+

-

Si Si

Si Si

- +

Si Si

Si Si

- +

불순물 반도체



N형 반도체


Si

Si

Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si

Si

Si

Si

Si

Sb

Si

Si

Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si

Si

Si

Si

Si

Sb




Si

Si

Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si

Si

Si

Si

Si

Sb

Si

Si

Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si

Si

Si

Si

Si

Sb

n p



Ⅴ불순물




n p

다수 캐리어

소수 캐리어




Si

Si

Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si

Si

Si

Si

Si

In

Si

Si

Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si

Si

Si

Si

Si

In

p n



Ⅲ불순물




p n




반도체 용어


Si Sb

Si Si


Si In

Si Si


Sb As P In B Al


Si Si

Si Si

Sb

Si P

Si Si

Si Si

Si Si

In

Si In

Si Si N 형 P 형

반도체 용어




Si Si

Si Si

P

Si P

Si Si

In

Si P

Si In N 형

P 형


Si Si

Si Si

Sb

Si In

Si Si

In

Si In


제2장


학습내용






E

E


에너지 준위


에너지 밴드



E

infin infin

0 L x

실제 퍼텐셜

근사 퍼텐셜

퍼텐셜

근사과정





0 L x

infin infin

0U

경계조건

0 x L 0U



0x x L및 U

22 0

2E

m

2 2 2

2 2

p kE

m m


파동방정식


0 L x

infin infin

0U jkx jkxAe Be


0x 0 A B

sin 0kL x L 0

nk

L

( 0 1 2 )n

sinn x

CL

파동함수


2

01

L



sinn x

CL



1 22

CL

1 22

sinn x

L L

( 1 2 )n

nk

L

( 1 2 )n 파수 벡터

그래서


2 2 2

2 2

p kE

m m

nk

L

( )k n L0

E

1

2

3

n=4


n=4

3

2

1

0 L

E


허용된 에너지

금지된 에너지






h2E

1E

2 1h E E


p n 123n

r

q

q


2 2

2

q mv

rKr

04K



2 22 2

2

n

nm v

r


발생

재결합

산란


발생

재결합

산란

( ) C FE E kT

Cn N e

( ) F VE E kT

Vp N e

2

inp n

열평형상태




캐리어의 발생


+ +

- -

정공

전자

정공

전자





p 형 n 형


주입되는 정공


캐리어의 산란


격자산란

Si Si

Si Si


Si Sb

In Si -

+

In -

저속전자

고속전자

불순물 산란



21 3( )2 2

mv kT


캐리어 재결합


정공

전자

정공

전자

정공

전자


재결합 중심


열평형 상태


0 0 0g r g Rn p

2

0 0 ig r Rn p Rn





11 320 10 g cm s

13 335 10 g cm s

실리콘(Si)

게르마늄(Ge)

비평형 상태








gh E

p 형 반도체

gE

n

p

CE



n p



n n

p p

g r

단위체적



ng r

t


g

0 0g Rn p


r


r Rnp

0 0 0( )( )n

Rn p R n n p pt

0 0 0 0 0 0[ ( )Rn p R n p n p n n n

0 0( )R n p n

n p


0 0( )n

R n p nt



0nt

n n e

n0 t

0n

1

0n e

0 368271

n

0 0

1

( )n

R n p

lifetime


멸한다




2

0 0 ig Rn p Rn 0 0

1

( )n

R n p

대입

2

0 0( )

in

n

g n p


2

2

i

n

n

g

10 315 10in cm

9 32 10 g cm s

2 10

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15 10375

2 2 2 10

i

n

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g





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R n p nt

0n n n

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1

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R n p

0

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t


0

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t


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0

1( )Bt Bt

n

ABe G Ae C n




0 nA n C G


정상상태 t

0nn G n


3[ ]nn G cm



진성

p 형 n 형 수명

0







불순물 반도체



N형 반도체


Si

Si

Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si

Si

Si

Si

Si

Sb

Si

Si

Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si

Si

Si

Si

Si

Sb




Si

Si

Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si

Si

Si

Si

Si

Sb

Si

Si

Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si

Si

Si

Si

Si

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n p



Ⅴ불순물




n p

다수 캐리어

소수 캐리어




Si

Si

Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si

Si

Si

Si

Si

In

Si

Si

Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si

Si

Si

Si

Si

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p n



Ⅲ불순물




p n




반도체 용어


Si Sb

Si Si


Si In

Si Si


Sb As P In B Al


Si Si

Si Si

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Si P

Si Si

Si Si

Si Si

In

Si In

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반도체 용어




Si Si

Si Si

P

Si P

Si Si

In

Si P

Si In N 형

P 형


Si Si

Si Si

Sb

Si In

Si Si

In

Si In


제2장


학습내용






E

E


에너지 준위


에너지 밴드



E

infin infin

0 L x

실제 퍼텐셜

근사 퍼텐셜

퍼텐셜

근사과정





0 L x

infin infin

0U

경계조건

0 x L 0U



0x x L및 U

22 0

2E

m

2 2 2

2 2

p kE

m m


파동방정식


0 L x

infin infin

0U jkx jkxAe Be


0x 0 A B

sin 0kL x L 0

nk

L

( 0 1 2 )n

sinn x

CL

파동함수


2

01

L



sinn x

CL



1 22

CL

1 22

sinn x

L L

( 1 2 )n

nk

L

( 1 2 )n 파수 벡터

그래서


2 2 2

2 2

p kE

m m

nk

L

( )k n L0

E

1

2

3

n=4


n=4

3

2

1

0 L

E


허용된 에너지

금지된 에너지






h2E

1E

2 1h E E


p n 123n

r

q

q


2 2

2

q mv

rKr

04K



2 22 2

2

n

nm v

r


발생

재결합

산란


발생

재결합

산란

( ) C FE E kT

Cn N e

( ) F VE E kT

Vp N e

2

inp n

열평형상태




캐리어의 발생


+ +

- -

정공

전자

정공

전자





p 형 n 형


주입되는 정공


캐리어의 산란


격자산란

Si Si

Si Si


Si Sb

In Si -

+

In -

저속전자

고속전자

불순물 산란



21 3( )2 2

mv kT


캐리어 재결합


정공

전자

정공

전자

정공

전자


재결합 중심


열평형 상태


0 0 0g r g Rn p

2

0 0 ig r Rn p Rn





11 320 10 g cm s

13 335 10 g cm s

실리콘(Si)

게르마늄(Ge)

비평형 상태








gh E

p 형 반도체

gE

n

p

CE



n p



n n

p p

g r

단위체적



ng r

t


g

0 0g Rn p


r


r Rnp

0 0 0( )( )n

Rn p R n n p pt

0 0 0 0 0 0[ ( )Rn p R n p n p n n n

0 0( )R n p n

n p


0 0( )n

R n p nt



0nt

n n e

n0 t

0n

1

0n e

0 368271

n

0 0

1

( )n

R n p

lifetime


멸한다




2

0 0 ig Rn p Rn 0 0

1

( )n

R n p

대입

2

0 0( )

in

n

g n p


2

2

i

n

n

g

10 315 10in cm

9 32 10 g cm s

2 10

9

15 10375

2 2 2 10

i

n

ns

g





0 0( )n

R n p nt

0n n n

0 0

1

( )n

R n p

0

n

n nn

t


0

n

n nnG

t


nG

0(1 )t

nn G e n

0n0

n

t



nG



0

1( )Bt Bt

n

ABe G Ae C n




0 nA n C G


정상상태 t

0nn G n


3[ ]nn G cm



진성

p 형 n 형 수명

0










Si

Si

Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si

Si

Si

Si

Si

Sb

Si

Si

Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si

Si

Si

Si

Si

Sb

n p



Ⅴ불순물




n p

다수 캐리어

소수 캐리어




Si

Si

Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si

Si

Si

Si

Si

In

Si

Si

Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si

Si

Si

Si

Si

In

p n



Ⅲ불순물




p n




반도체 용어


Si Sb

Si Si


Si In

Si Si


Sb As P In B Al


Si Si

Si Si

Sb

Si P

Si Si

Si Si

Si Si

In

Si In

Si Si N 형 P 형

반도체 용어




Si Si

Si Si

P

Si P

Si Si

In

Si P

Si In N 형

P 형


Si Si

Si Si

Sb

Si In

Si Si

In

Si In


제2장


학습내용






E

E


에너지 준위


에너지 밴드



E

infin infin

0 L x

실제 퍼텐셜

근사 퍼텐셜

퍼텐셜

근사과정





0 L x

infin infin

0U

경계조건

0 x L 0U



0x x L및 U

22 0

2E

m

2 2 2

2 2

p kE

m m


파동방정식


0 L x

infin infin

0U jkx jkxAe Be


0x 0 A B

sin 0kL x L 0

nk

L

( 0 1 2 )n

sinn x

CL

파동함수


2

01

L



sinn x

CL



1 22

CL

1 22

sinn x

L L

( 1 2 )n

nk

L

( 1 2 )n 파수 벡터

그래서


2 2 2

2 2

p kE

m m

nk

L

( )k n L0

E

1

2

3

n=4


n=4

3

2

1

0 L

E


허용된 에너지

금지된 에너지






h2E

1E

2 1h E E


p n 123n

r

q

q


2 2

2

q mv

rKr

04K



2 22 2

2

n

nm v

r


발생

재결합

산란


발생

재결합

산란

( ) C FE E kT

Cn N e

( ) F VE E kT

Vp N e

2

inp n

열평형상태




캐리어의 발생


+ +

- -

정공

전자

정공

전자





p 형 n 형


주입되는 정공


캐리어의 산란


격자산란

Si Si

Si Si


Si Sb

In Si -

+

In -

저속전자

고속전자

불순물 산란



21 3( )2 2

mv kT


캐리어 재결합


정공

전자

정공

전자

정공

전자


재결합 중심


열평형 상태


0 0 0g r g Rn p

2

0 0 ig r Rn p Rn





11 320 10 g cm s

13 335 10 g cm s

실리콘(Si)

게르마늄(Ge)

비평형 상태








gh E

p 형 반도체

gE

n

p

CE



n p



n n

p p

g r

단위체적



ng r

t


g

0 0g Rn p


r


r Rnp

0 0 0( )( )n

Rn p R n n p pt

0 0 0 0 0 0[ ( )Rn p R n p n p n n n

0 0( )R n p n

n p


0 0( )n

R n p nt



0nt

n n e

n0 t

0n

1

0n e

0 368271

n

0 0

1

( )n

R n p

lifetime


멸한다




2

0 0 ig Rn p Rn 0 0

1

( )n

R n p

대입

2

0 0( )

in

n

g n p


2

2

i

n

n

g

10 315 10in cm

9 32 10 g cm s

2 10

9

15 10375

2 2 2 10

i

n

ns

g





0 0( )n

R n p nt

0n n n

0 0

1

( )n

R n p

0

n

n nn

t


0

n

n nnG

t


nG

0(1 )t

nn G e n

0n0

n

t



nG



0

1( )Bt Bt

n

ABe G Ae C n




0 nA n C G


정상상태 t

0nn G n


3[ ]nn G cm



진성

p 형 n 형 수명

0










Si

Si

Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si

Si

Si

Si

Si

In

Si

Si

Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si

Si

Si

Si

Si

In

p n



Ⅲ불순물




p n




반도체 용어


Si Sb

Si Si


Si In

Si Si


Sb As P In B Al


Si Si

Si Si

Sb

Si P

Si Si

Si Si

Si Si

In

Si In

Si Si N 형 P 형

반도체 용어




Si Si

Si Si

P

Si P

Si Si

In

Si P

Si In N 형

P 형


Si Si

Si Si

Sb

Si In

Si Si

In

Si In


제2장


학습내용






E

E


에너지 준위


에너지 밴드



E

infin infin

0 L x

실제 퍼텐셜

근사 퍼텐셜

퍼텐셜

근사과정





0 L x

infin infin

0U

경계조건

0 x L 0U



0x x L및 U

22 0

2E

m

2 2 2

2 2

p kE

m m


파동방정식


0 L x

infin infin

0U jkx jkxAe Be


0x 0 A B

sin 0kL x L 0

nk

L

( 0 1 2 )n

sinn x

CL

파동함수


2

01

L



sinn x

CL



1 22

CL

1 22

sinn x

L L

( 1 2 )n

nk

L

( 1 2 )n 파수 벡터

그래서


2 2 2

2 2

p kE

m m

nk

L

( )k n L0

E

1

2

3

n=4


n=4

3

2

1

0 L

E


허용된 에너지

금지된 에너지






h2E

1E

2 1h E E


p n 123n

r

q

q


2 2

2

q mv

rKr

04K



2 22 2

2

n

nm v

r


발생

재결합

산란


발생

재결합

산란

( ) C FE E kT

Cn N e

( ) F VE E kT

Vp N e

2

inp n

열평형상태




캐리어의 발생


+ +

- -

정공

전자

정공

전자





p 형 n 형


주입되는 정공


캐리어의 산란


격자산란

Si Si

Si Si


Si Sb

In Si -

+

In -

저속전자

고속전자

불순물 산란



21 3( )2 2

mv kT


캐리어 재결합


정공

전자

정공

전자

정공

전자


재결합 중심


열평형 상태


0 0 0g r g Rn p

2

0 0 ig r Rn p Rn





11 320 10 g cm s

13 335 10 g cm s

실리콘(Si)

게르마늄(Ge)

비평형 상태








gh E

p 형 반도체

gE

n

p

CE



n p



n n

p p

g r

단위체적



ng r

t


g

0 0g Rn p


r


r Rnp

0 0 0( )( )n

Rn p R n n p pt

0 0 0 0 0 0[ ( )Rn p R n p n p n n n

0 0( )R n p n

n p


0 0( )n

R n p nt



0nt

n n e

n0 t

0n

1

0n e

0 368271

n

0 0

1

( )n

R n p

lifetime


멸한다




2

0 0 ig Rn p Rn 0 0

1

( )n

R n p

대입

2

0 0( )

in

n

g n p


2

2

i

n

n

g

10 315 10in cm

9 32 10 g cm s

2 10

9

15 10375

2 2 2 10

i

n

ns

g





0 0( )n

R n p nt

0n n n

0 0

1

( )n

R n p

0

n

n nn

t


0

n

n nnG

t


nG

0(1 )t

nn G e n

0n0

n

t



nG



0

1( )Bt Bt

n

ABe G Ae C n




0 nA n C G


정상상태 t

0nn G n


3[ ]nn G cm



진성

p 형 n 형 수명

0







반도체 용어


Si Sb

Si Si


Si In

Si Si


Sb As P In B Al


Si Si

Si Si

Sb

Si P

Si Si

Si Si

Si Si

In

Si In

Si Si N 형 P 형

반도체 용어




Si Si

Si Si

P

Si P

Si Si

In

Si P

Si In N 형

P 형


Si Si

Si Si

Sb

Si In

Si Si

In

Si In


제2장


학습내용






E

E


에너지 준위


에너지 밴드



E

infin infin

0 L x

실제 퍼텐셜

근사 퍼텐셜

퍼텐셜

근사과정





0 L x

infin infin

0U

경계조건

0 x L 0U



0x x L및 U

22 0

2E

m

2 2 2

2 2

p kE

m m


파동방정식


0 L x

infin infin

0U jkx jkxAe Be


0x 0 A B

sin 0kL x L 0

nk

L

( 0 1 2 )n

sinn x

CL

파동함수


2

01

L



sinn x

CL



1 22

CL

1 22

sinn x

L L

( 1 2 )n

nk

L

( 1 2 )n 파수 벡터

그래서


2 2 2

2 2

p kE

m m

nk

L

( )k n L0

E

1

2

3

n=4


n=4

3

2

1

0 L

E


허용된 에너지

금지된 에너지






h2E

1E

2 1h E E


p n 123n

r

q

q


2 2

2

q mv

rKr

04K



2 22 2

2

n

nm v

r


발생

재결합

산란


발생

재결합

산란

( ) C FE E kT

Cn N e

( ) F VE E kT

Vp N e

2

inp n

열평형상태




캐리어의 발생


+ +

- -

정공

전자

정공

전자





p 형 n 형


주입되는 정공


캐리어의 산란


격자산란

Si Si

Si Si


Si Sb

In Si -

+

In -

저속전자

고속전자

불순물 산란



21 3( )2 2

mv kT


캐리어 재결합


정공

전자

정공

전자

정공

전자


재결합 중심


열평형 상태


0 0 0g r g Rn p

2

0 0 ig r Rn p Rn





11 320 10 g cm s

13 335 10 g cm s

실리콘(Si)

게르마늄(Ge)

비평형 상태








gh E

p 형 반도체

gE

n

p

CE



n p



n n

p p

g r

단위체적



ng r

t


g

0 0g Rn p


r


r Rnp

0 0 0( )( )n

Rn p R n n p pt

0 0 0 0 0 0[ ( )Rn p R n p n p n n n

0 0( )R n p n

n p


0 0( )n

R n p nt



0nt

n n e

n0 t

0n

1

0n e

0 368271

n

0 0

1

( )n

R n p

lifetime


멸한다




2

0 0 ig Rn p Rn 0 0

1

( )n

R n p

대입

2

0 0( )

in

n

g n p


2

2

i

n

n

g

10 315 10in cm

9 32 10 g cm s

2 10

9

15 10375

2 2 2 10

i

n

ns

g





0 0( )n

R n p nt

0n n n

0 0

1

( )n

R n p

0

n

n nn

t


0

n

n nnG

t


nG

0(1 )t

nn G e n

0n0

n

t



nG



0

1( )Bt Bt

n

ABe G Ae C n




0 nA n C G


정상상태 t

0nn G n


3[ ]nn G cm



진성

p 형 n 형 수명

0







반도체 용어




Si Si

Si Si

P

Si P

Si Si

In

Si P

Si In N 형

P 형


Si Si

Si Si

Sb

Si In

Si Si

In

Si In


제2장


학습내용






E

E


에너지 준위


에너지 밴드



E

infin infin

0 L x

실제 퍼텐셜

근사 퍼텐셜

퍼텐셜

근사과정





0 L x

infin infin

0U

경계조건

0 x L 0U



0x x L및 U

22 0

2E

m

2 2 2

2 2

p kE

m m


파동방정식


0 L x

infin infin

0U jkx jkxAe Be


0x 0 A B

sin 0kL x L 0

nk

L

( 0 1 2 )n

sinn x

CL

파동함수


2

01

L



sinn x

CL



1 22

CL

1 22

sinn x

L L

( 1 2 )n

nk

L

( 1 2 )n 파수 벡터

그래서


2 2 2

2 2

p kE

m m

nk

L

( )k n L0

E

1

2

3

n=4


n=4

3

2

1

0 L

E


허용된 에너지

금지된 에너지






h2E

1E

2 1h E E


p n 123n

r

q

q


2 2

2

q mv

rKr

04K



2 22 2

2

n

nm v

r


발생

재결합

산란


발생

재결합

산란

( ) C FE E kT

Cn N e

( ) F VE E kT

Vp N e

2

inp n

열평형상태




캐리어의 발생


+ +

- -

정공

전자

정공

전자





p 형 n 형


주입되는 정공


캐리어의 산란


격자산란

Si Si

Si Si


Si Sb

In Si -

+

In -

저속전자

고속전자

불순물 산란



21 3( )2 2

mv kT


캐리어 재결합


정공

전자

정공

전자

정공

전자


재결합 중심


열평형 상태


0 0 0g r g Rn p

2

0 0 ig r Rn p Rn





11 320 10 g cm s

13 335 10 g cm s

실리콘(Si)

게르마늄(Ge)

비평형 상태








gh E

p 형 반도체

gE

n

p

CE



n p



n n

p p

g r

단위체적



ng r

t


g

0 0g Rn p


r


r Rnp

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Rn p R n n p pt

0 0 0 0 0 0[ ( )Rn p R n p n p n n n

0 0( )R n p n

n p


0 0( )n

R n p nt



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n n e

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1

0n e

0 368271

n

0 0

1

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R n p

lifetime


멸한다




2

0 0 ig Rn p Rn 0 0

1

( )n

R n p

대입

2

0 0( )

in

n

g n p


2

2

i

n

n

g

10 315 10in cm

9 32 10 g cm s

2 10

9

15 10375

2 2 2 10

i

n

ns

g





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R n p nt

0n n n

0 0

1

( )n

R n p

0

n

n nn

t


0

n

n nnG

t


nG

0(1 )t

nn G e n

0n0

n

t



nG



0

1( )Bt Bt

n

ABe G Ae C n




0 nA n C G


정상상태 t

0nn G n


3[ ]nn G cm



진성

p 형 n 형 수명

0







제2장


학습내용






E

E


에너지 준위


에너지 밴드



E

infin infin

0 L x

실제 퍼텐셜

근사 퍼텐셜

퍼텐셜

근사과정





0 L x

infin infin

0U

경계조건

0 x L 0U



0x x L및 U

22 0

2E

m

2 2 2

2 2

p kE

m m


파동방정식


0 L x

infin infin

0U jkx jkxAe Be


0x 0 A B

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nk

L

( 0 1 2 )n

sinn x

CL

파동함수


2

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L



sinn x

CL



1 22

CL

1 22

sinn x

L L

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nk

L

( 1 2 )n 파수 벡터

그래서


2 2 2

2 2

p kE

m m

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L

( )k n L0

E

1

2

3

n=4


n=4

3

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1

0 L

E


허용된 에너지

금지된 에너지






h2E

1E

2 1h E E


p n 123n

r

q

q


2 2

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q mv

rKr

04K



2 22 2

2

n

nm v

r


발생

재결합

산란


발생

재결합

산란

( ) C FE E kT

Cn N e

( ) F VE E kT

Vp N e

2

inp n

열평형상태




캐리어의 발생


+ +

- -

정공

전자

정공

전자





p 형 n 형


주입되는 정공


캐리어의 산란


격자산란

Si Si

Si Si


Si Sb

In Si -

+

In -

저속전자

고속전자

불순물 산란



21 3( )2 2

mv kT


캐리어 재결합


정공

전자

정공

전자

정공

전자


재결합 중심


열평형 상태


0 0 0g r g Rn p

2

0 0 ig r Rn p Rn





11 320 10 g cm s

13 335 10 g cm s

실리콘(Si)

게르마늄(Ge)

비평형 상태








gh E

p 형 반도체

gE

n

p

CE



n p



n n

p p

g r

단위체적



ng r

t


g

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r


r Rnp

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0 0( )R n p n

n p


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1

0n e

0 368271

n

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R n p

lifetime


멸한다




2

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1

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대입

2

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in

n

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9 32 10 g cm s

2 10

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R n p nt

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1

( )n

R n p

0

n

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t


0

n

n nnG

t


nG

0(1 )t

nn G e n

0n0

n

t



nG



0

1( )Bt Bt

n

ABe G Ae C n




0 nA n C G


정상상태 t

0nn G n


3[ ]nn G cm



진성

p 형 n 형 수명

0









E

E


에너지 준위


에너지 밴드



E

infin infin

0 L x

실제 퍼텐셜

근사 퍼텐셜

퍼텐셜

근사과정





0 L x

infin infin

0U

경계조건

0 x L 0U



0x x L및 U

22 0

2E

m

2 2 2

2 2

p kE

m m


파동방정식


0 L x

infin infin

0U jkx jkxAe Be


0x 0 A B

sin 0kL x L 0

nk

L

( 0 1 2 )n

sinn x

CL

파동함수


2

01

L



sinn x

CL



1 22

CL

1 22

sinn x

L L

( 1 2 )n

nk

L

( 1 2 )n 파수 벡터

그래서


2 2 2

2 2

p kE

m m

nk

L

( )k n L0

E

1

2

3

n=4


n=4

3

2

1

0 L

E


허용된 에너지

금지된 에너지






h2E

1E

2 1h E E


p n 123n

r

q

q


2 2

2

q mv

rKr

04K



2 22 2

2

n

nm v

r


발생

재결합

산란


발생

재결합

산란

( ) C FE E kT

Cn N e

( ) F VE E kT

Vp N e

2

inp n

열평형상태




캐리어의 발생


+ +

- -

정공

전자

정공

전자





p 형 n 형


주입되는 정공


캐리어의 산란


격자산란

Si Si

Si Si


Si Sb

In Si -

+

In -

저속전자

고속전자

불순물 산란



21 3( )2 2

mv kT


캐리어 재결합


정공

전자

정공

전자

정공

전자


재결합 중심


열평형 상태


0 0 0g r g Rn p

2

0 0 ig r Rn p Rn





11 320 10 g cm s

13 335 10 g cm s

실리콘(Si)

게르마늄(Ge)

비평형 상태








gh E

p 형 반도체

gE

n

p

CE



n p



n n

p p

g r

단위체적



ng r

t


g

0 0g Rn p


r


r Rnp

0 0 0( )( )n

Rn p R n n p pt

0 0 0 0 0 0[ ( )Rn p R n p n p n n n

0 0( )R n p n

n p


0 0( )n

R n p nt



0nt

n n e

n0 t

0n

1

0n e

0 368271

n

0 0

1

( )n

R n p

lifetime


멸한다




2

0 0 ig Rn p Rn 0 0

1

( )n

R n p

대입

2

0 0( )

in

n

g n p


2

2

i

n

n

g

10 315 10in cm

9 32 10 g cm s

2 10

9

15 10375

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i

n

ns

g





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R n p nt

0n n n

0 0

1

( )n

R n p

0

n

n nn

t


0

n

n nnG

t


nG

0(1 )t

nn G e n

0n0

n

t



nG



0

1( )Bt Bt

n

ABe G Ae C n




0 nA n C G


정상상태 t

0nn G n


3[ ]nn G cm



진성

p 형 n 형 수명

0








E

infin infin

0 L x

실제 퍼텐셜

근사 퍼텐셜

퍼텐셜

근사과정





0 L x

infin infin

0U

경계조건

0 x L 0U



0x x L및 U

22 0

2E

m

2 2 2

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p kE

m m


파동방정식


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L

( 0 1 2 )n

sinn x

CL

파동함수


2

01

L



sinn x

CL



1 22

CL

1 22

sinn x

L L

( 1 2 )n

nk

L

( 1 2 )n 파수 벡터

그래서


2 2 2

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m m

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1

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허용된 에너지

금지된 에너지






h2E

1E

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p n 123n

r

q

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04K



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r


발생

재결합

산란


발생

재결합

산란

( ) C FE E kT

Cn N e

( ) F VE E kT

Vp N e

2

inp n

열평형상태




캐리어의 발생


+ +

- -

정공

전자

정공

전자





p 형 n 형


주입되는 정공


캐리어의 산란


격자산란

Si Si

Si Si


Si Sb

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+

In -

저속전자

고속전자

불순물 산란



21 3( )2 2

mv kT


캐리어 재결합


정공

전자

정공

전자

정공

전자


재결합 중심


열평형 상태


0 0 0g r g Rn p

2

0 0 ig r Rn p Rn





11 320 10 g cm s

13 335 10 g cm s

실리콘(Si)

게르마늄(Ge)

비평형 상태








gh E

p 형 반도체

gE

n

p

CE



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n n

p p

g r

단위체적



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t


g

0 0g Rn p


r


r Rnp

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n n e

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1

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0 368271

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0 0

1

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R n p

lifetime


멸한다




2

0 0 ig Rn p Rn 0 0

1

( )n

R n p

대입

2

0 0( )

in

n

g n p


2

2

i

n

n

g

10 315 10in cm

9 32 10 g cm s

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15 10375

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n

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g





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R n p nt

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0 0

1

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R n p

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t


0

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ABe G Ae C n




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정상상태 t

0nn G n


3[ ]nn G cm



진성

p 형 n 형 수명

0








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경계조건

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( 1 2 )n 파수 벡터

그래서


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금지된 에너지






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발생

재결합

산란


발생

재결합

산란

( ) C FE E kT

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2

inp n

열평형상태




캐리어의 발생


+ +

- -

정공

전자

정공

전자





p 형 n 형


주입되는 정공


캐리어의 산란


격자산란

Si Si

Si Si


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+

In -

저속전자

고속전자

불순물 산란



21 3( )2 2

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캐리어 재결합


정공

전자

정공

전자

정공

전자


재결합 중심


열평형 상태


0 0 0g r g Rn p

2

0 0 ig r Rn p Rn





11 320 10 g cm s

13 335 10 g cm s

실리콘(Si)

게르마늄(Ge)

비평형 상태








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p 형 반도체

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n

p

CE



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단위체적



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0 0g Rn p


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대입

2

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정상상태 t

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3[ ]nn G cm



진성

p 형 n 형 수명

0








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금지된 에너지






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2

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열평형상태




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+ +

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주입되는 정공


캐리어의 산란


격자산란

Si Si

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+

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저속전자

고속전자

불순물 산란



21 3( )2 2

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캐리어 재결합


정공

전자

정공

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정공

전자


재결합 중심


열평형 상태


0 0 0g r g Rn p

2

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11 320 10 g cm s

13 335 10 g cm s

실리콘(Si)

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비평형 상태








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p 형 반도체

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정상상태 t

0nn G n


3[ ]nn G cm



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p 형 n 형 수명

0








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CL



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CL

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( 1 2 )n 파수 벡터

그래서


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열평형상태




캐리어의 발생


+ +

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주입되는 정공


캐리어의 산란


격자산란

Si Si

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+

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저속전자

고속전자

불순물 산란



21 3( )2 2

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캐리어 재결합


정공

전자

정공

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정공

전자


재결합 중심


열평형 상태


0 0 0g r g Rn p

2

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11 320 10 g cm s

13 335 10 g cm s

실리콘(Si)

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비평형 상태








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p 형 반도체

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캐리어 재결합


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발생

재결합

산란


발생

재결합

산란

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2

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열평형상태




캐리어의 발생


+ +

- -

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전자

정공

전자





p 형 n 형


주입되는 정공


캐리어의 산란


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Si Si

Si Si


Si Sb

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+

In -

저속전자

고속전자

불순물 산란



21 3( )2 2

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캐리어 재결합


정공

전자

정공

전자

정공

전자


재결합 중심


열평형 상태


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2

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11 320 10 g cm s

13 335 10 g cm s

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비평형 상태








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재결합

산란


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재결합

산란

( ) C FE E kT

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열평형상태




캐리어의 발생


+ +

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정공

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정공

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주입되는 정공


캐리어의 산란


격자산란

Si Si

Si Si


Si Sb

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+

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저속전자

고속전자

불순물 산란



21 3( )2 2

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캐리어 재결합


정공

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정공

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정공

전자


재결합 중심


열평형 상태


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11 320 10 g cm s

13 335 10 g cm s

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열평형상태




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캐리어 재결합


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3[ ]nn G cm



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캐리어의 발생


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정공

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p 형 n 형


주입되는 정공


캐리어의 산란


격자산란

Si Si

Si Si


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캐리어 재결합


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재결합 중심


열평형 상태


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13 335 10 g cm s

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3[ ]nn G cm



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0








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주입되는 정공


캐리어의 산란


격자산란

Si Si

Si Si


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21 3( )2 2

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캐리어 재결합


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재결합 중심


열평형 상태


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정상상태 t

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3[ ]nn G cm



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p 형 n 형 수명

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캐리어의 산란


격자산란

Si Si

Si Si


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저속전자

고속전자

불순물 산란



21 3( )2 2

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캐리어 재결합


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3[ ]nn G cm



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p 형 n 형 수명

0







캐리어 재결합


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재결합 중심


열평형 상태


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13 335 10 g cm s

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