Page 171 - 2020학년도 MDP과제발표회 자료집 (통신과) (3)
P. 171
순방향 전압이
걸린 PN 접합
마). N 형 반도체를 P 형 반도체에 접합시키면, N 형 반도체에 있던 여분의 전자가 P 형
반도체로 확산되어 가고 P 형 반도체에 있던 여분의 양공이 N 형 반도체로 확산되어 가
서 전자와 양공이 재결합을 하게 된다 그렇게 전하운반자인 전자와 양공이 서로 재결합.
하면 그림 4 (a) 와 같이 전하운반자가 없는 결핍 영역이 생긴다 결핍 영역은 전하운반자.
의 밀도가 큰 곳에서 작은 곳으로 움직이는 확산에 의해 만들어진다 확산에 의해 . N 형
반도체의 전자가 빠져나가면 그 전자를 제공한 원자가 전자 개의 이온이 전자를 잃어버5
리게 된 것이므로 그 이온은 양이온으로 바뀐다 또한 . P 형 반도체는 전자를 얻게 되므로
원자가 전자 개의 이온이 음이온으로 바뀌게 된다 따라서 양이온이 많은 3 . N 형 반도체
에서 음이온이 많은 P 형 반도체로 전기장이 형성된다 이 전기장은 . N 형 반도체의 전자
가 P 형 반도체로 가지 못하게 막는다 확산현상과 전기력이 균형을 이룰 때. , PN 접합
반도체는 형평상태가 된다 위 그림 . (b) 는 이 전기장에 의해서 만들어진 전위차를 보여준
다.
형평 상태에서는 전자와 양공의 이동이 없다 이것은 페르미에너지가 결핍 영역에서 변.
화가 없음을 의미한다 따라서 페르미에너지를 일정하게 하여 . P 형 반도체와 N 형 반도
체의 에너지 띠 그림을 그리면 그림 4 (c) 와 같이 에너지 띠가 휜다 이때 . P 형 반도체
에 있는 전자의 에너지는 N 형 반도체에 있는 전자의 에너지보다 더 크다 전자의 에너지.
는 전위차에 전자의 전하량을 곱한 것과 같다 전자는 음의 전하량을 가지므로 전위차가 .
큰 N 형 반도체 영역에서 전자의 에너지가 작다.
(a) 직접띠틈 반도체와 (b) 간접띠틈 반도체
바). 위 그림과 같이 P 형 반도체에 양의 전압을 걸고 N 형 반도체에 음의 전압을 걸면
전자들이 N 형 반도체 영역에서 전도띠를 따라 결핍영역을 넘어 P 형 반도체 영역으로
이동한다. P 형 반도체 영역에 도착한 전자들은 원자가 띠에 있는 양공과 재결합을 하면
서 에너지를 방출한다. 모든 에너지가 빛으로 바뀐다면 빛의 파장
이다 이때 . h는 플랑크 상수이고 c는 빛의 속력
이다 따라서 방출되는 빛의 파장은 . LED 를 만드는 반도체의 띠 틈에 의해 결정된다.
- 176 -
