전체 글24 상태밀도와 상태밀도함수에 대한 설명 상태밀도와 캐리어 분포 DOS(Density of States)는 상태밀도를 의미하는데, 전자나 정공인 캐리어가 반도체 내에 존재하는 양자화 상태의 미시적 개념으로서, 단위 체적 및 단위 에너지 영역 내에서 양자역학적 입자들의 에너지 상태의 수를 의미한다. 에너지 레벨에 대한 상태밀도를 구하는 궁극적인 목적은 페르미 확률함수와 결합하여 조건 및 위치가 주어졌을 때, 캐리어의 개체 수를 확률적으로 계산하기 위함이다. 캐리어 개체 수를 알아내면 회로에 흐르는 전류를 추정할 수 있다. 설계된 전류의 최솟값을 달성하기 위하여, 기본 물질에 얼마의 농도로 Doping하고, Junction에 얼마의 전압을 인가하여, 드레인에 얼마의 전류를 흘려서 회로를 동작시킬 것인지의 소자적 조건들과 그로 인한 결과를 가늠할 수.. 2022. 10. 3. N-Type과 P-Type 반도체 N-Type, P-Type 반도체의 성질 절연체 특성이 있는 단원자인 순수반도체는 그 자체만으로는 의미가 없으므로 순수반도체를 응용하여 원하는 기능을 수행하는 소자를 만들어야 하고, 원하는 타겟에 따라 컨트롤 되어야 하는데, 이런 장비는 일정한 방향의 전기적 특성을 지녀야 컨트롤할 수 있으므로, 전기소자적 기능을 가능하게 하려고 불순물을 투입하는 화학적 치환을 한다. 이렇게 해서 만든 전기소자들로는 N-Type 반도체와 P-Type 반도체가 있다. N-Type은 negative type을 의미하고, P-Type은 positive type의 첫 글자로서, negative는 음전하인 전자에서 왔고 positive는 양전하인 정공을 뜻한다. 모든 반도체의 기본은 N-Type과 P-Type의 조합으로 구성되므로.. 2022. 10. 3. 반도체 공학, 에너지 밴드란 무엇인가 에너지 밴드의 형성 에너지 밴드는 전자가 동시에 같은 에너지, 같은 위치에 존재할 수 없다는 원리에 의해서 에너지 레벨의 양자화가 성립된다. 3개의 양자수가 같은 상태일지라도 전자의 스핀 방향이 같은 방향일 수 없게 되며, 스핀이 반대방향이면 스핀에 의한 자력선의 방향도 오른손 법칙에 의하여 하나는 위가 되고, 하나는 아래가 됨으로써 모든 개개의 전자들은 고유의 에너지 레벨을 갖게 된다. 즉, 전자의 세차운동으로 인하여 원자 내의 같은 궤도를 도는 두 개의 전자가 타원인 원주상의 절반의 거리 차이를 두고 반복적으로 회전하는데, 각각 스핀이 다른 방향이어서 전자 간의 충돌이 될 수 없다. 이는 근본적으로 전자끼리는 같은 전하를 띄고 있으므로, 아무리 근접해도 서로 반발하여 절대 부딪칠 수 없으므로 에너지 .. 2022. 10. 3. 양자우물과 에너지 양자화 및 양자수 양자 우물 내에서 에너지 양자화 전자가 원자 내에서 존재할 확률이 100%인 가상적인 경계를 설정하여, 이를 quantum well(양자 우물)이라 할 경우, 양자 우물은 양쪽의 장벽이 있는 조건이 되고, 장벽이 있는 조건 속에서 전자가 운동을 하게 되면, 파동함수를 그리며, 이때의 파동함수는 사인파 함수가 된다. 양쪽에 노드가 있는 줄에 에너지를 가하여 운동시키면 줄이 사인 곡선을 그리는 형태이다. 슈뢰딩거방정식은 시간에 독립적이다. 그러나 전자의 상태를 확률적으로 구하기 위하여, 전자가 움직이는 원자 범위 이내로 조건을 한정하여 제한하였고, 원자 내에 갇혀 있는 전자는 밖으로 빠져나갈 수 없으므로, 이해하기 쉽도록 선형 형태로 개념화하여 가정하였다. 따라서 원자 내의 환경은 한정되고 밀폐된 공간이므로.. 2022. 10. 3. 불확정성 원리와 파동방정식 불확정성 원리 원자를 구성하는 입자 중의 하나인 전자의 위치와 운동에너지를 한꺼번에 정확히 측정한다는 것은 불가능하다고 했다. 입자인 전자나 중성자의 위치를 정확하게 측정하면 할수록 전자나 중성자의 속도는 부정확할 수밖에 없고, 반대로 전자나 중성자의 속도를 정확하게 측정하면 할수록 위치를 정확하게 알 수 없다는 해석으로 베르너 하이젠베르크가 양자역학의 측정에 대한 가설로서 불확정성 원리를 발표했다. 불확정성 원리는 위치의 변화와 운동량의 변화에 대한 곱은 일정한 상수 이상의 값으로서 서로 트레이드 오프 관계인 두 물리량을 동시에 측정할 경우, 두 개의 측정오차의 곱은 항상 특정 값보다 크다는 것이다. 이러한 해석은 불연속적인 물리량을 갖는 입자인 전자나 중성자도 파동의 성질을 갖고 있어서 전자나 중성자.. 2022. 10. 2. 에너지 양자화와 확률함수 1. 에너지 양자화와 페르미 확률함수 낸드플래시 메모리를 통하여 궁극적으로 얻고자 하는 것은 정보의 저장과 유통이다. 정보를 저장하기 위한 하드웨어 매체로는 여러 가지가 있지만, 메모리 반도체가 효과적인 수단이고, 그중 낸드플래시 메모리가 가장 효율적인 저장 매체로 주목받고 있다. 낸드플래시에서 정보는 1 또는 0으로 저장되는데, 이런 정보를 구분하기 위해서는 여러 방법이 있겠지만, 현재는 전류 또는 전압의 차이로 구분한다. 전압과 전류는 호환적 인자이고, 전류의 본질은 전자 이동이므로 결국 정보를 구분하려면, 전자가 낸드플래시 내에서 얼마나 흐르는지와 어떻게 이동하는지가 파악되어야 한다.그런데 전자라는 것은 미시의 세계이므로 전자상태는 통계적으로밖에 달리 유추해 낼 방안이 현재로써는 없어서, 이를 정립.. 2022. 10. 2. 이전 1 2 3 4 다음
