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Diode Models - Constant Voltage Model 이 모델의 결과는 아래와 같다. 이를 보기 위해 우선 차근차근 생각해 보려 한다. Observation 1) 우선 위와 같이 저항만 있는 상태에서 옴의 법칙을 이용한 그래프 개형을 생각해 보려고 한다. V=IR에서 I=V/R로 기울기가 1/R인 그래프가 나오게 되는데 이때 R의 값이 작아지면 위의 그래프에서 초록색과 같이 점점 가파르게 올라갈 것 임을 알 수 있다. 2) 이번에는 저항에 추가로 Vb라느 전압원을 연결해 주었다. 이 상태에서 KVL을 이용하면 이렇게 식을 구할 수 있다. 여기서도 앞서 본 것처럼 Vx=Vb일 때는 다른 조건과 무관하게 전류 값이 0이다.그리고 R의 값을 감소시키면 기울기가 가팔라지고 있음을 알 수 있다. 3..

윤. 전기전자/Diode 2021. 1. 6. 19:49

- PN Junction in Forward Bias Forward bias에서는 reverse bias와 반대로 전압원을 연결시켜주면 된다. 이렇게 되면 +극은 Hole을 밀어내고 -극은 electron을 밀어내면서 위의 그림과 같이 +에서 -로 전류가 흐르는 상태가 된다. 이때 PN Junction에 흐르는 전류에 대해 알아보고자 한다. 결과적으로 말하면 위 그래프처럼 exponential 형태로 나온다. 전압이 음의 값이면 reverse bias 상태이고 이때의 전류 값은 -Is: Reverse Saturation Current이다. 0 일때는 Equilibrium 상태이다. 양수일 때는 exponential의 꼴로 나온다. 이를 고려하여 전류 값에 대한 식을 세우면 아래와 같다. 이 식에서 Vx는..

윤. 전기전자/Diode 2021. 1. 6. 00:00

Electric field로 인한 drift와 concentration으로 인한 diffusion되는 전류 값이 같아지면 Equilibrium이 된다. Diffusion current of electrons= Drift current of electrons Diffusion current of Holes= Drift current of Holes 위의 관계와 Drift 와 Diffusion 식을 생각해보았다. P type의 경우 Hole의 diffusion과 drift 값이 같으므로 아래와 같이 식이 나온다. 여기서 전기장과 전압의 관계식을 이용하면 로 나오게 되고 이 양변을 적분하게 되면 여기서 Einstein’s equation을 사용하면 V0에 대해 아래와 같이 나타내 줄 수 있다. 이러한 과정을 ..

윤. 전기전자/Diode 2021. 1. 5. 02:48

- Diffusion: 농도로 인한 전류의 흐름. 고농도에서 저농도로 carrier가 확산되는 움직임으로 인해 생기는 전류를 말한 다. 위의 그림과 같이 semi-conductor에 carrier를 넣어주었다. 그 결과 거리에 따라 점점 농도가 감소하고 있다. 이때 저 회색 부분을 gradient라 부른다. 여기서 전류의 값은 current density(J)를 이용해 구하는데 현재 거리가 증가함에 따라 농도가 감소하고 있다는 사실을 생각하면 아래와 같은 관계를 생각할 수 있다. 이 식을 등호로 나타내기 위해 Dn: Diffusivity of electron이라는 상수를 이용하여 구할 수 있다. Total current를 구하면 아래와 같다. 여기서 Hole의 diffusion의 경우 부호가 음수이다. ..

윤. 전기전자/Introduction to Microelectronics 2021. 1. 5. 02:37

- Doping: pure Si (Intrinsic Si)에 불순물을 넣어주는 것을 말한다. 이를 통해 density of charge carrier의 값에 변화를 줄 수 있다. -> Donor Atom Nd개를 추가해주면 density of free electrons는 Nd /cm3이다. 여기서 이상한 점이 있다. 기존에 Intrinsic 한 상태에서 존재하던 ni의 값을 왜 더하지 않을까??? 여기서 Nd의 값은 10^15~10^17이고 ni=10^10으로 Nd의 값이 ni에 비해 매우 큰 값임으로 고려해줄 필요가 없다. 앞서 Lecture 1에서n(density of free charges)*p(density of Holes)=ni^2 임을 확인했다. 이 식은 Intrinsic(pure) 한 상태에..

윤. 전기전자/Introduction to Microelectronics 2021. 1. 4. 01:51

우선 필요한 지식들에 대해 나름 요약을 했다. General Concepts - Convalent Bonds: 공유 결합을 의미한다. 그래서 최외각 전자가 4개인 Si의 경우 아래와 같은 구조를 보인다. 이러한 구조에서는 free electron의 부재로 인해 전류가 흐르지 않는다. 즉 T=0k 일때는 전류가 흐르지 않는 insulator의 역할을 하게 된다. 하지만 높은 온도에서는 convalent bond를 깨고 나오는 전자가 생기고 이 전자로 인해 전류가 흐르게 된다. 이와 같이 온도에 따라 전류의 흐름 여부가 결정됨으로 이를 semi-conductor라고 부른다. - Band Gap Energy: 공유 결합에서 전자를 빼내기 위해 필요한 에너지를 말한다. 이를 아래의 그래프 관계에서 생각해 보았다..

윤. 전기전자/Introduction to Microelectronics 2021. 1. 3. 21:45