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p형에는 정공 농도가 높고 n형에는 depletion 영역이 계속해서 늘어나게 되지만 diffution을 방해하는 electric field가 생성되어 일정 수준에서 diffution이 멈춘다. Forward bias는 위 반도체의 p쪽에 +전압, n쪽에 -전압을 걸어주는 것 입니다. p쪽에 +전압, n쪽에 -전압을 걸어주게 되면 depletion region과는 반대방향으로 E-field가 형성될 것이고, 따라서 두 전기장이 서로 상쇄되어 depletion region의 전기장은 감소된다고 볼 수 있습니다. 전기장이 줄어들게 되면 depletion region의 전기장에 의해 diffusion 되지 않던 p형 반도체의 정공과 n형 반도체의 전자가 다시 diffusion되게 되고 diffusion cur..

MOSFET의 세 가지 상태(Accumulation, Depletion, Inversion) mos의 구조 더보기 mos의 구조 Vg(gate Voltage)에 의해서 MOSFET은 세 가지의 상태로 나뉘게 된다. Accumulation Metal의 에너지 다이어그램은 올라가고 실리콘의 에너지 다이어그램은 내려갑니다. 위 실리콘 에너지 다이어그램을 보면 P타입 실리콘인 것을 알 수 있습니다. 그런데 축적 상태가 되니 페르미 레벨이 Ev에 더 가까워져 도핑 농도가 높아진 것 을 볼 수 있습니다. Qm과 Qs는 메탈과 실리콘에 쌓여있는 전하라고 생각하면 됩니다. 도핑 농도가 높아져서 P타입 실리콘에 +전하가 쌓이니 반대편에는 -전하가 쌓입니다. Qs의 오른쪽에는 왜 전하가 없다고 돼 있을까요? 이 것은 홀이..

이상적인 경우에는 Metal과 Semiconductor의 vacuum level과 work function(fermi energy) 의 차이가 없어서 energy band가 평평하게 유지 되지만, 실제 device에서도 과연 그럴까요? 실제 소자에서는 metal과 semiconductor의 Fermi energy에 차이가 있다면 이것이 oxide와의 표면에 전하가 쌓이면서 band bending이라는 것이 일어납니다. 실제 소자에서 metal과 semiconductor의 work function, 즉 Fermi level에 차이가 있다면 oxide와의 표면에 전하가 쌓이면서 쌓인 전하들이 만들어낸 전기장에 의해 전압차가 생긴다. MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Eff..

반도체와 p-n 접합(p-n junction) 1. 반도체는 외부에서 열이나 전압등을 걸어 도체가 되기도, 부도체가 되기도 하는 물질이다. 2. 이러한 특성이 나오는 것은 밴드갭 때문이다. 도핑이 되지 않은 실리콘은 진성 반도체(intrinsic)인데 물성이 좋지 않다는 단점이 있고, 이 단점을 극복하기 위해 도핑을 하게 됩니다. 실리콘보다 전자가 하나 많은 인을 도핑하면 전자가 주된 전하 수송자가 되는 N-type(negative type) 반도체가 되고, 전자가 하나 적은 붕소를 도핑하면 정공이 주된 전하 수송자가 되는 P-type(positive type) 반도체가 됩니다 인을 도핑하여 n-type 반도체로 만들어 주면 전도대 (conduction band)의 바로 아래에 도너 레벨(donor le..

물리전자공학을 요약하였습니다. 앞서 포스팅한 파동방정식이나 에너지밴드에 대한 내용은 없습니다. pn 접합에 대한 내용을 중점적으로 정리하였습니다.

2019년 6월 28일 퀄컴(Qualcomm)의 인공지능 칩(AI Chip) 개발은 특허분석 결과 2010년으로 거슬러 올라간다. 그 후 2013년 10월 10일, 자사 블로그를 통해 인간의 Spiking Neural Networks(SNNs)를 모방한 뇌처럼 학습하는 프로세서(Neural Processing Unit, NPU, 신경망 처리 장치)인 '제로스(Zeroth)'를 공개했다. NPU는 사람의 뇌를 구성하는 신경망에서 아이디어를 얻었다. Qualcomm의 SNNs베이스의 NPU인 Zeroth(2013). Image source: Qualcomm 제로스는 인공 뉴럴 네트워크를 구현하기 위해 퀄컴 R&D팀이 제시한 새로운 프로세서 아키텍처로, 3가지 명확한 목적을 가지고 설계됐다. 첫째, 생물체처럼..

위의 식에서 V0 = 0인 특별한 경우를 살펴보자. 즉 전위장벽이 없는 경우이므로 자유입자에 해당하고 V0일 때 f(αa) = coska 가되어 -1~1 의 값으로 허용값이 제한된다. 이번 포스트에서 중요한것은 결정에서 전자들이 가질 수 있는 허용 에너지밴드들과 가질 수 없는 금지 에너지밴드들이 있다는 것이다. 단결정 격자를 모델링 하기 위해서 1차원 주기 전위함수를 사용한 kroning-penney 모델을 살펴보았다.

단일 전자가 완전 주기적인 격자 사이를 이동하는 것을 생각해 보자. 크로니히-페니 퍼텐셜에 대해 얻어지는 슈뢰딩거 파동방정식의 해는 식(2.1)과 같은 블록함수가 된다. I 영역과 II 영역의 퍼텐셜에너지의 차이가 있기 때문에 영역을 나눠서 파동방정식에 적용할것이다. 총에너지 E 는 파라미터 α에 포함되어있고 bV0는 β에 포함되어있다. 슈뢰딩거 파동방정식의 해는 아니지만 슈뢰딩거 파동방정식이 해를 가질 수 있는 조건을 보여주고 있다. 만약 결정이 무한정 크다고 가정하면, k는 연속적인 값을 가지게 되고, 실수이어야 한다.

두 원자 전자들의 파동함수들은 중첩되어 두 전자가 상호작용함을 볼 수 있다. 이러한 상호작용 혹은 교란은 불연속으로 양자화된 에너지 준위가 (c)에서와 같이 불연속 에너지 준위로 분리되게 만든다. 이는 불연속한 상태가 두 상태로 분리되는 것은 파울리 배타율을 만족함을 의미한다. 서로 멀리 떨어져 있는 수소 원자들이 가까이 밀착하면 각 원자의 양자화된 에너지준위는 불연속 에너지 준위로 분리되어 에너지 준위의 다발, 밴드(band)를 형성하게 된다. r0는 원자들이 밀착하여 결정을 이룰 때 원자간 평형간격을 나타낸다. 원자들이 결정 속에서 일정한 평형 간격으로 배열하면 전자의 허용된 에너지밴드가 형성되며 허용밴드라하여 무수히 많은 불연속 에너지 준위를 가진다. 하지만 원자들의 수가 많더라도 원자가 가지는 양..

고립전자(isolated atoms)가 고체를 형성할 때 발생하는 결합의 종류와 그 결합 고유의 특성을 알아보자 고체의 결합 전기음성도 차이에 따라 위와 같이 고체의 결합 종류를 나눌 수 있다. Si-Si,Ge-Ge과 같이 유사성이 매우 큰 경ㅇ우는 각 원자가 전자를 내어 놓고, 그 전자쌍을 공유하여 결합을 이룬다. 때문에 전하 분리가 잃어나지 않는 무극성 공유결합(nonpolar bonding)을 이룬다. Ga-As의 공유결합에서는 As의 전기음성도가 Ga에 바하여 상대적으로 크므로 공유 전자쌍은 As 방향으로 치우치게 되므로 As는 부분적으로 음의 하전, Ga은 양의 하전을 갖는 유극성 공유결합(polar bonding)을 이룬다 이온결합(ionic bonding) 이온결합은 양이온과 음이온이 정전기..