Built-in Potential Barrier.
05 에서는 Drift 와 Diffusion 전류를 활용하여 수학적으로 Buil-in Potential 을 유도하였다. 이번에는 Fermi-level 을 활용한 전자 농도 식으로 Built-in Potential 을 구해보려고 한다. 조건은 이전과 동일하게 Zero Biased 의 PN junction 이고, 추가적으로 Fermi Energy 와 Electrice Field, space charge width 에 대해서도 알아볼 예정이다.
Formation of Energy Bands
(a) 는 하나의 독립적인 수소 원자 중 가장 낮은 전자 에너지 상태에 대한 확률 밀도 함수를 나타내고, (b) 는 서로 인접한 두 원자에 대한 동일한 확률 밀도 함수를 나타낸다. 두 원자의 파동 함수
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The Fermi-Dirac Probability Function.
i 번째 Energy level 에서의 양자 상태 수를 qi, 전자의 수를 Ni 라고 가정한다. 파울리 베타 원리에 의해, 하나의 양자 상태에는 최대 하나의 전자만이 허용될 수 있다. Ni ≤ qi 의 조건으로, i 번째 Ener
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Charge Carriers In Semiconductors. [n0, p0]
Equilibrium Distribution of Electrons and Holes. 반도체 안에서는 전자와 정공, 두 가지의 전하 캐리어가 전류를 흘릴 수 있다. 위 그림처럼 Conduction band 의 전자와 Valence band 의 정공이 반도체의 전류를 크게
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열 평형(Thermal Equilibrium) 상태의 PN junction 은 위와 같이 일정한 값의 Fermi energy level 을 가진다. Fermi energy 에 대한 Conduction Band 와 Valance Band 의 상대적 위치가 n 영역과 p 영역에서 달라지기 때문에, Conduction Band 와 Valance Band 의 Energy 는 Space charge region 을 통과하면서 휘게 된다.
n 영역의 Conduction Band 에 있는 전자들은 p 영역의 Conduction Band 로 이동하려고 시도할 때, Potential Barrier 를 마주하게 된다. 이 Potential Barrier 를 Built-in Potential Barrier 라 하고, Vbi 로 쓴다. Built-in Potential Barrier 는 n 영역의 Majority Carrier Electrons 과 p 영역의 Minority Carrier Electrons 의 평형을 유지한다. 또한, p 영역의 Majority Carrier Holes 와 n 영역의 Minority Carrier Holes 의 평형을 유지한다.
2012 neamen 143 / 2013 razavi 68
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