2021-03-04 (2) (Energy Band Diagram 분석과 반도체의 구분이다)

(저의 뇌피셜도 들어가있습니다. 틀린게 있다면 전문가분들 고쳐주시면 정말 감사합니다)

 

세줄요약은 요새 중요하다고 한다. 세줄요약 해보겠다.

1. 반도체로 전기 정보를 전송하려면 열과 전기 등의 에너지가 필요하다

2. 전기 정보를 전송하는 것은 바로 고정된 전자가 에너지를 받아서 튀어나온 자유전자이다.

3. 이 자유전자가 되기까지 필요한 에너지를 기록한 것이 에널쥐 다이어그뤰~이다.

 

반도체는 4개의 전자로 구성되어 있다고 분명히 말했다.

이 전자는 고정되어 있지만 나중에 날라댕기면서 전기를 이동시킨다.

 

이 전자를 날리기 위해선 에널쥐 다이어그램과 에널쥐 밴드갭을 이해해야한다.

 

에널쥐 밴드 다이어그램은 반도체 전자의 에너지에 따른 분포도이다.

해석한거밖에 더 안되지만 2학년때의 나는 멍청하게도 이걸 이해하지 못했다.

 

삼성반도체이야기 펌 si 원자

오른쪽에 보면 알겠지만 si의 원자는 최외각 전자 4개가 있따

 

그밑에 전자들은 그냥 생략해서 저기 동그라미 안에 있다고 하자

이건 원자들의 오비탈 구조를 알면 안다. 나는 전자공학도라 생략스

 

저기서 보면 원자와 전자가 서로 당기고 있다.

마치 태양이 지구를 당기고 지구도 인력으로 태양을 당기는것처럼 인력,척력이 있다.

 

인력, 척력을 발휘해서 한 곳에 고정이 되는것처럼 저 친구들도 고정이 된다.

그 인력, 척력으로 고정된 에널쥐를 에널쥐 밴드 다이어그램으로 전자들을 표시 할 수 있다.

이 고정된 에널쥐를 어케 아냐고??? 이건 그 전자들이 이 위치를 빠져나오게 하는 방법으로 알 수 있다.

 

수백개의 si이 연결된 wafer에 이 전자들이 모조리 고정이 되었을 때

열이든 전기든 뭐로 에너지를 가하면 전자들이 푱푱 날아가는 사랑의 총알이 된다

 

이때 드는 에너지 양을 보면 다이어그램이 대략적으로 나온다.

 

갓성에서 보기쉽게 주신 아래 그림을 보자.

정말 감사합니다 이분들 덕에 자료 수집이 편해.

 

갓성에서 주신 Energy Gap 설명자료

이 그림은 에너지 순으로 정리한거다 에너지를 적게 가하면 가전자대에 그대로 멈춰있고

에너지를 가하게 되면 전도대로 올라오게 된다.

 

그럼 아까말한 사랑의 총알이 되려면 에너지를 전도대 수준까지 가하면 된다.

그전까지는 당연히 인력척력에 의해서 고정되 있으니 모두 가전자대에 존재한다.

 

이해가 되는가??? 열과 전기를 저기 전도대에 있는 수치의 E를 가해야 이제 전자가 튀어나온다는 거다.

그렇다면 당연히 Energy Gap인 흰색 부분에 전자가 존재할 수 있을까??????

당연히 안되지ㅋㅋ 인력 척력때문에 모두 가전자대에 존재한다고 하니까

 

 지금 아래그림처럼 중간에 날라당기는 전자가 있다. 

얘네는 『자유 전자』라고 부른다 자유롭다 마치 백수인 나처럼 막 돌아다녀도 된다.

 

전자가 음극을 띈다는 건 알거다. (-)극을 띄는 얘네가 돌아다니면 전기가 돌아다니는거다.

전자공학도라면 당연히 전자가 돌아다니면?? 반대방향으로 전류가 흐른다고 생각할거다

전류밀도 어쩌고저쩌고 설명하다보면 MOS는 영영 설명 못할것 같으니 넘어간다.

 

 

아무튼 자유전자가 돌아다니며 전기를 이동 시키는 원리는

 

반도체에 있던 전자스 열과 전기같은 에널쥐를 받아서 고정되있던 전자가 튀어나온다.

 

그럼 얘네를 +, - 신호를 통해서 이동시키며 전기를 흐르게 한다.