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| 인천전자마이스터고등학교 ·············································································································

순방향 전압이 걸린 PN 접합

마) N 형 반도체를 P 형 반도체에 접합시키면, N 형 반도체에 있던 여분의 전자가 P 형 반
도체로 확산되어 가고 P 형 반도체에 있던 여분의 양공이 N 형 반도체로 확산되어 가서

전자와 양공이 재결합을 하게 된다. 그렇게 전하운반자인 전자와 양공이 서로 재결합하
면 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 5개의 이온이 전자를 잃어

버리게 된 것이므로 그 이온은 양이온으로 바뀐다. 또한 P 형 반도체는 전자를 얻게 되
므로 원자가 전자 3개의 이온이 음이온으로 바뀌게 된다. 따라서 양이온이 많은 N 형
반도체에서 음이온이 많은 P 형 반도체로 전기장이 형성된다. 이 전기장은 N 형 반도체
의 전자가 P 형 반도체로 가지 못하게 막는다. 확산현상과 전기력이 균형을 이룰 때,
PN 접합 반도체는 형평상태가 된다. 위 그림 (b)는 이 전기장에 의해서 만들어진 전위
차를 보여준다.

형평 상태에서는 전자와 양공의 이동이 없다. 이것은 페르미에너지가 결핍 영역에서
변화가 없음을 의미한다. 따라서 페르미에너지를 일정하게 하여 P 형 반도체와 N 형 반
도체의 에너지 띠 그림을 그리면 그림 4 (c)와 같이 에너지 띠가 휜다. 이때 P 형 반도
체에 있는 전자의 에너지는 N 형 반도체에 있는 전자의 에너지보다 더 크다. 전자의 에
너지는 전위차에 전자의 전하량을 곱한 것과 같다. 전자는 음의 전하량을 가지므로 전위

차가 큰 N 형 반도체 영역에서 전자의 에너지가 작다.