물리전자_#케패시터, 제너다이오드

pn junction은 케페시터로 모델링 할 수 있다.

 

n과 p가 마치 케페시터의 도체처럼 -,+를 띄고 공핍영역은 부도체 부분이 된다

이러면 rc delay같이 회로의 성능을 저하시킨다.

 

캐패시턴스의 값을 줄이기 위해서는 A인 junction을 줄이거나 , W(공핍영역)을 줄여야 한다

 

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제너다이오드

 

일반 다이오드는 순방향 전압을 인가하면 전류가 흐르고 역방향 전압을 인가하면 전류가 흐르지 않는다

그러나 일정 이상의 역전압을 가하게 되면 갑자기 전류가 흐른다

 

이를 이용한게 제너다이오드이다

 

제너다이오드는 제너항복전압을 낮게 만든것으로

역전압이 인가됐을때 전류가 흐른다 그리고 역전압이 굉장히 커져도 전류는 거의 일정하게 흐른다

 

일반적으로 다이오드는 순방향일때만(p에 +전압 , n에 -전압인가) 전류가 흐르는줄 알았는데 

어떻게 이런일이 가능할까?? 

 

2가지 메커니즘으로 설명한다

 

1.터널링 붕괴(tunneling breakdown) 또는 제너항복

고농도 도핑된 pn접합은 W가 매우 좁고 공핍영역에 강한 전계가 형성된다

-> P의 가전자대의 전자가 N의 전자대로 이동한다

 

2.눈사태 붕괴(avalanche breakdown)

pn다이오드에 역방향 전압이 인가되면 강한 전계가 형성된다

강한 전계로 p의 전자가 굉장히 빠르게 공핍역역으로 날아간다

 

공핍영역에서 충돌을 일으키며 자유전자인 캐리어가 늘어난다

이를 충돌이온화라고 한다

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소수케리어의 주입

 

pn다이오드에 순방향 전압을 인가하면 built-in v가 낮아지고

확산에 의해 전류가 흐르게 된다

 

즉, p형에는 전자가 n형에는 +인 캐리어들이 이동한다

이는 각각에서 소수 캐리어들이다

 

즉, 이 소수 케리어들이 얼마만큼 주입됐는지 알 수 있다면 전류가 얼마나 흐르는지 또한

알 수 있을것이다!!

 

앞에서 배웠던 공식을 생각해보자

 

Xp에서 전자수

-Xn에서 정공수

np0는 열평형 상태에서 p형의 전자수 = ni^2/Na

pn0는 열평형 상태에서 n형의 정공수 = ni^2/Nd