A+ 연세대학교 기초아날로그실험 4주차 예비레포트

목차

1. 이론
1.1 PN 접합
1.2 다이오드
1.3 MOSFET
1.4 Logic gate

2. 예비 실험
2.1 Half wave rectifier
2.2 Voltage Clipper
2.3 NAND gate
2.4 Boost Converter

3. 참고문헌

본문내용

1. 이론
1.1 PN 접합
1.1.1 P형/N형 반도체
기본적으로 반도체란 도체와 부도체 중간에 있는 물질로 상황에 따라 전기가 흐르거나 흐르지 않는 물질이다. 그림1과 같이 반도체는 주로 14족 원소 특히 실리콘(Si)이나 저마늄(Ge)으로 이루어져 있으며 오직 14족 원소만으로 구성된 반도체르 순수 반도체라고 부른다. 14족 원소들은 원자가 전자에 4개의 전자가 존재하므로 14족 원소로만 이루어진 순수 반도체에는 자유전자가 존재하지 않아 전기가 잘 통하지 않는다. 이러한 문제를 해결하기 위해 13족 혹은 15족 원소들을 순수 반도체에 섞어서 새로운 반도체를 만드는데 이러한 행위를 ‘도핑’이라고 한다.
그림2와 같이 3개의 원자가 전자를 가진 13족 원소(ex. 붕소)를 도핑한 경우를 P형 반도체라고 하며 P형 반도체는 부족한 원자가 전자로 인해 생긴 양공(Hole)을 Majority Carrier로 이용한다.
비슷하게 그림3과 같이 5개의 원자가 전자를 가진 15족 원소(ex. 인)를 도핑한 경우를 N형 반도체라고 하며 N형 반도체는 도핑으로 인해 넘친 원자가 전자가 자유전자가 되어 그 전자를 Majority Carrier로 이용한다.
1.1.2 평형 상태에서의 PN 접합

그림 4
1.1.1에서 살펴본 P형 반도체와 N형 반도체를 결합하는 것을 PN접합이라고 한다. 이때 P형 반도체를 Anode, N형 반도체를 Cathode라고 부른다. PN접합을 하게 되면 그림4와 같이 N형 반도체의 전자가 P형 반도체의 양공에 의해 P형 반도체 쪽으로 이동하며 반대로 P형 반도체의 양공은 N형 반도체 쪽으로 이동한다. 이러한 현상을 확산이라고 하며 이때의 전자와 양공의 이동으로 인해 생기는 전류를 확산전류라고 한다. 시간이 지나면서 두 반도체의 접합면에 쌓인 전자와 양공에 의해 전기장이 형성되는데 그 방향이 확산전류가 흐르는 방향과 반대 방향이어서 확산전류를 방해한다. 그러다 더 이상 확산전류가 흐르지 않는 상태가 되며 이 상태를 평형 상태라고 칭한다.

참고 자료

2023-1_4주차 강의자료 “Chapter 4 Active Components”
2023-1 보충자료 “보충자료 3 Active Components”
Dorf , “Introduction to Electric Circuit”, WILEY, 2018
네이버 블로그, “n형 반도체, p형 반도체” https://blog.naver.com/happ22ness/222280164529