[공학] 반도체 - PN접합의 정의와 이용분야

P-N 접합 [그림 1] [그림1]은 분리되어 있는 P형 반도체와 N형 반도체의 내부를 보여주고 있다. P형 반도체 내부에는 무수히 많은 정공이 존재하고 N형 반도체에는 전자가 존재하고 있다. P형 반도체를 외부에서 보았을 때 전기적으로 중성이다. 왜냐 하면 (+) 성질을 가지는 정공과 (-) 성질을 가지는 이온이 서로 결합되어 있어 전기적으로 중성이 된다. P형,N형의 (+,-)이온들은 질량이 무겁기 때문에 움직일 수 없으나 전자와 정공은 자유 자재로 움직일 수 있다. 그렇기 때문에 이온자체는 전류를 흐르는데 관여하지 않는다. P형과 n형 반도체를 붙일 경우 자유 전자와 정공(Hole)을 움직일 수 있다. 자유전자는 정공 쪽으로 정공은 자유전자 쪽으로 움직여서 서로 쉽게 재 결합이 이루어 진다. 만일 반도체 내의 모든 자유 전자와 정공이 결합하면 반송자가 없어지게 된다. 반송자가 없어진다는 것은 전류가 흐르지 못한다는 것을 의미한다. P-N 접합에서 모든 정공과 자유전자가 결합이 되지는 않는다. 그 이유를 살펴보자. [그림 2] [그림2]에서 보면 P-N 접합 반도체에서 자유 전자와 정공은 금속학적 접합면 경계면에서 일어난다. 그림의 N 형 반도체의 전자는 일부는 접합면을 넘어서 P형의 정공과 결합 하지만 경계면 주의의 (-) 전하로 인하여 N형의 모든 전자가 P형 쪽으로 넘어가지 못한다. 또한 N형의 전자가 접합면을 기준으로 멀리 있을 수록 반응하기는 어려워 진다. 마찬 가지로 P형의 정공 역시 일부는 접합면을 넘어가서 N형의 전자와 결합하지만 N형의 + 이온으로 인하여 전부 넘어가지는 못하게 된다. 금속학적 접합면을 기준으로 자유전자와 정공이 결합하여 반송자가 없어진 영역을 공핍층(Depletion Layer) 또는 공간전하영역(SCL:Space Charge Layer)이라고 한다. 공핍층 〓 Wp + Wn 반송자가 없어진 반면 (+, -) 이온에 의해 전위 장벽이 생기기 시작하고 …
반송자가 없어진 …