양리라 선생님과 하는 수리파트가 끝나고 추리파트의 복지훈 선생님과의 강의가 시작하게 됐습니다.
이번 추리파트를 하면서 새로운 풀이법을 알게되었는데 명제 부분을 풀이할 때 밴다이어그램을 사용하는 것이었습니다.
명제를 보고 밴다이어그램을 그려서 윗순서부터 번호를 매기고 포함되지 않는 부분을 체크하여 표시하고, 반드시 들어가는 부분을 체크하여 문제풀이를 할 때 좀 더 쉽게 다가가는 방법을 배웠습니다.
이번 반도체 파트는 면접에 대비하여 진행하게 되었는데 이번 파트에서는 Energy band, Fermi level, p-n juntion에 대해 배우게 됐습니다.
간단하게 정리하면
Energy band는 단 원자 상태가 아닌 원자가 집단을 이루고 있을 때, 전자의 에너지 준위 구조를 얘기합니다.
Energy band에서의 키워드는 파울리 배타 원리와 전자 에너지 준위인데,
파울리 배타 원리란 같은 에너지 준위를 갖는 전자는 동시에 존재할 수 없다는 원리입니다.
결국 파울리 배타 원리로 인해 많은 원자들이 겹칠 때 에너지 띠들이 약간의 차이를 두고 붙어있는 것처럼 보이게 되는데 이것이 Energy band가 됩니다.
Fermi level은 전자를 발견할 확률이 50%가 되는 가상의 Energy level을 뜻합니다.
순수반도체에선 Fermi level이 valance band와 conduction band의 중앙에 위치하게 되고, valance 부분으론 전자가 100% conduction 부분으론 전자가 0% 존재하게 됩니다.
그리고 Fermi-dirac distribution funtion 있는데
로 나타내게 됩니다.
이것을 통해 온도 T의 증감에 따라 전자가 존재하게 되는 영역도 바뀌게 됩니다.
절대온도 0K 에선 Fermi-dirac distribution funtion에 의해 Fermi level에 전자가 존재할 확률의 계산이 어려운데,
0K에 한없이 가까운 온도로 만든다면, 그 온도에서 Fermi level의 전자가 존재할 확률은 50%가 됩니다.
p-n juntion은 p-type 반도체와 n-type 반도체를 접합한 것으로, 접한면에는 농도 차이로 인해 p-type 반도체엔 (-) 전하 가 생기게 되고, n-type 반도체엔 (+) 전하가 생성됩니다. 이 전하의 생김으로 인해 Electric field가 n-type -> p-type으로 생성됩니다. 이 때 Electric field와 diffusion의 구동력이 일치 하는 구간에 Depletion layer가 발생하게 됩니다.
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