반도체

p-타입 과 n형 재료 사이의 접합에서, n형 반도체내 의 기증자 불순물로부터의 전자는 p형 반도체의 구멍과 결합한다. n형 반도체의 기증자 불순물은 전자를 잃고 양성 이온이 된다. p형의 수용체 불순물은 이 전자를 받아음 이온을 형성한다. 따라서 접합을 둘러싼 "고갈 영역"은 전자와 구멍중 하나에서 결핍됩니다. 고갈 영역에서, n형 물질 영역은 이제 양온으로 채워지고, p형 물질은 음의 이온에 의해 지배된다. 양극이고는 접합의 n형 측에서 전자를 격퇴하고, 음의 이온은 접합의 p형 측에서 구멍을 격퇴한다. p-n 접합부에서 이온이 축적된 전기장은 전자나 구멍이 접합부를 가로질러 흐르는 것을 효과적으로 방지합니다.

그러나 p-n 접합부 에 충분한 전압이 가해지면 전류가 다시 흐르도록 할 수 있습니다. 접합부에 양전압 강하가 배치되면(즉, p형 재료에서 n형 재료로의 전압 감소), 적용된 전기장은 이온으로부터의 힘을 극복할 수 있고 접합부 전체의 전자를 밀어낼 수 있다. 이 경우 접합은 "전방 편향"이라고 합니다. 반대로, 접합부 에 걸쳐 음극 전압 강하가 적용되는 경우(즉, n형 재료에서 p-type 재료로의 전압 감소), 적용된 전압은 이온으로부터 기존 반발에 추가 반발을 가하고 전류가 흐를 수 없습니다. 이 구성에서 접합은 "역편향"입니다. 따라서 전류는 p-n 접합을 통해 한 방향으로만 흐를 수 있습니다.

쇼클리 다이오드 방정식은 전류를 설명하며, p-n 접합을 통해 온도와 전압 강하의 함수로 흐르고 있습니다.

(방정식 1)

내가_앉았을 때 일반적으로 Amperes (A)에서 포화 전류, 전자는 1.602 10^-19 쿨롬 (C)과 동일한 전자 전하이며, V는 볼트 (V)의 다이오드를 가로 질러 전압 강하이며, n은 치수없는 매개 변수입니다. 1에서 2까지 다양하며 다이오드(이상적인 다이오드의 경우n =1)의 불완전함을 차지하며, 볼트만의 상수 1.38 10^-23 m 2 kg s^{-2 K-1이며,} T는 켈빈스(K)의 다이오드 온도이다. 채도 전류는 다이오드가 역편향된 경우에도 계속 흐르는 작은 전류입니다. 하나는 전류가 양전압에 대해 기하급수적으로 성장하고 음전압에 의해 기하급수적으로 약화되는 것을 볼 수 있습니다. 또한 강한 온도 의존도가 있습니다. 고온은 현재의 흐름을 감소시키고, 낮은 온도로 인해 전류가 증가합니다.

회로 측정에 대한 일반적인 결과는 표 1에표시됩니다. 쇼클리 다이오드 방정식은 다이오드의 온도와 전압 강하의 함수로서 다이오드를 통해 전류를 설명합니다. 293.0 K의 온도, 다이오드 를 가로지르는 555mV의 전압 및 n = 1.5의 임의(하지만 대표적인) 이상성 계수의 경우,

다이오드를 통한 전류는 모든 측정된 전압에 대해 계산됩니다. 다이오드의 특성 곡선(전류전압 함수로 전류)은 도 1에플롯된다. 전압에 대한 전류의 기하급수적 의존도는 명확하게 볼 수 있습니다. 전방 편향시 다이오드는 전류가 흐를 수 있도록 합니다. 역편향시 미세한 포화 전류만 흐를 수 있어 다이오드가 한 방향으로만 전류 흐름을 허용하는 밸브로 만들 수 있습니다.

표 1: 결과.

그림 1: 쇼클리 다이오드 방정식의 이론적 포인트는 파란색입니다. 측정된 데이터 포인트는 빨간색입니다. n = 1.5의 임의 이상성 계수는 쇼클리 다이오드 방정식에 사용되었습니다. 다이오드의 진정한 이상성 계수가 알려진 경우 측정값과 이론적 값 간의 불일치가 사라질 수 있습니다.

이 연구소는 반도체다이오드 형태의 반도체 및 p-n 접합의 특성을 탐구했습니다. 다이오드는 하나의 p-n 접합체로 구성된 회로 구성 요소입니다. 다이오드의 특성 곡선을 측정하였고, 다이오드는 한 방향으로만 전류를 수행하는 것으로 관찰되었다. LED에는 단방향으로 수행되는 것 외에도 빛을 방출하는 특수 유형의 p-n 접합이 포함되어 있습니다.

반도체는 전자 산업에서 광범위하게 사용됩니다. 반도체 다이오드는 단일 p-n 접합만 포함하며 트랜지스터는 n-p-n 및 p-n-p 접합부로 만들어집니다. 즉, 두 개의 p-n 접합이 서로 직접 옆에 있습니다. 반도체 트랜지스터는 거의 모든 현대 전자 제품의 기초입니다. AND, OR, NOT 및 NAND와 같은 기본 부울 논리 작업을 수행할 수 있는 회로인 로직 게이트를 구성하는 데 사용할 수 있습니다. 이러한 논리적 작업을 결합하여 추가 및 곱셈과 같은 보다 복잡한 작업을 수행할 수 있으며 컴퓨터 프로세서 및 메모리를 빌드하는 데 사용할 수도 있습니다. 반도체로 만든 LED는 기존의 백열 전구보다 에너지 효율이 높습니다.