결론부터 보면
PN junction 이해하기
두 타입의 반도체가 접합할 때 diffusion이 일어나 recombination이 발생할 것이다.
결국에 위의 그림과 같이 p형 반도체에서는 음이온 억셉터가
n형 반도체에서는 양이온 도너가 드러나게 된다. 이러한 극성으로 전기장이 형성되는데
p형 반도체와 n형 반도체의 majority carrier(다수 캐리어)의 diffusion을 방해하는 방향으로
생성이 되게 되며 반대로 minority carrier(소수 캐리어)의 diffusion은 잘되게 됩니다.
E-field에 의해 생성되는 drift current와 농도차에 의한 diffusion current의
크기가 같아질 때 까지 지속되며
결국 둘의 크기가 같아지는 조건을 만족하게 되면 끝나게 되여
결국 실질적으로 흐르는 전류인 net current는 0이 되게 됩니다
mobile current가 존재하지 않는 영역을 즉 depletion 영역, 공핍영역이라고 부릅니다.
에너지 밴드의 기울어짐은 전기장이 존재함을 의미한다.
두 반도체의 농도차에 의해서 diffusion이 일어나고
diffusion을 상쇄하는 방향으로 전기장이 생성되어
밴드가 기울어짐을 알 수 있다.
두 반도체가 붙어 하나의 시스템이 되어도 평형상태는 유지되기 때문에
실질적인 전류인 net current는 0입니다. 따라서 정공에 대한 total current density를 표현하면 다음과 같습니다.
Contact Potential은 두 반도체의 Fermi level의 차이이므로
각각의 반도체의 doping level에 의해 결정된다.
Built in potential 계산
Forward bias가 하는일은 depletion region의 E-field의 세기를 감소시켜
minority carrier diffusion current를 증가시킨다
diffusion되어 넘어간 carrier는 diffusion 되기 이전엔 majority carrier 였으나,
넘어가게 되면 minority carrier가 되기 때문입니다.
Electricfield 계산하기
-space charge와 +space charge의 총합은 같으므로 위와 같은 식이 성립한다.
SCR의 시작점에서의 전기장은 0이고
접합경계에서 +전하와 -전하가 최대로 존재하기 때문에 전기장이 MAX가 된다.
Delpletion 영역 계산하기
Capacitance 계산하기
SCR에서 +전하와 -전하가 다른공간에 존재하므로
이를 capacitance로 해석할 수 있다.
reverse bias가 걸렸을 때 주요하게 작용하며
위와 같이 계산할 수 있다.
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