반도체 공정 3주차 자료

1. diode equation 유도

다이오드 방정식은 반도체 소자의 전류-전압 관계를 설명하는 중요한 식으로, 다이오드의 동작을 이해하는 데 기본이 된다. 이 방정식은 다이오드의 전도 상태와 비전도 상태에서의 전류를 수학적으로 표현해준다. 다이오드는 P형 반도체와 N형 반도체가 접합된 구조로 되어 있으며, PN 접합을 통해 형성된다. 다이오드가 정방향으로 바이어스될 때, P형 반도체의 구멍과 N형 반도체의 전자가 만나는 전자-구멍 결합이 발생하여 전류가 흐르게 된다. 이때, 다이오드는 적은 전압에서부터 전류가 흐르기 시작하게 되고, 특정 전압(이른바 폐쇄 전압) 이상일 때 전류가 급격히 증가하게 된다. 다이오드의 전류를 설명하기 위해서는 먼저, 다이오드의 접합면에서의 에너지 장벽을 이해해야 한다. PN 접합에서는 평형 상태에서 전자와 구멍이 재조합하여 형성되는 공간 전하 영역(SC, Space Charge Region)이 있다. 이 영역의 전기장 때문에 전류가 흐르지 않는 상태가 유지되며, 이를 극복하기 위해서는 외부에서 전압을 인가해야 한다. 정방향 바이어스가 걸리면, 전압이 증가하면서 전자들이 N형 영역에서 P형 영역으로 이동하고 구멍들은 P형 영역…