Si와 Ge다이오드의 반응 특성 및 Photo diode를 이용한 광검출 및 특성 실험

소개글

한백전자의 HBE-OPT-202 SET를 이용하여 일반적으로 많이 쓰이는 Si과 Ge으로 구성된 pn접합 다이오드의 특성과, Si을 pn접합한 반도체 다이오드를 이용한 포토 다이오드의 특징과 광 검출에 대한 실험 및 분석.

목차

1.실험목적
2.기본이론
＃반도체
＃PN접합 다이오드
＃Photo diode
＃반도체 재료에 따른 photo diode 반응 파장
3.참고문헌
4.실험장비
5.실험방법
6.실험 결과 및 분석
＃Si와 Ge의 다이오드의 반응 특성
＃PN접합 Photo diode를 이용한 광검출 및 특성 실험

본문내용

실험목적

☞ 수광 소자로 사용되는 반도체 소자 Si & Ge다이오드의 원리를 이해하고 두 다이오드의 특성을 비교 해본다.
☞ PD의 특성을 이해하고 광의 세기에 따른 출력파형을 관찰한다.

기본이론

♦반도체

반도체란 고체화 되어있는 도체와 절연체가 가지는 저항값의 중간 정도의 크기의 저항값을 갖는 고체로서 주로 물질 중앙의 원자핵을 중심으로 최외각 전자가 존재하는 가전자가 4개씩으로 8개의 전자가 서로 공유결합을 하고 있는 Si와 GE가 사용된다. 이중 높은 온도 및 역 전압에 대한 특성이 안정적인 Si를 주로 사용하고 있다.
SI와 Ge을 유용한 반도체 재료로 사용하기 위해서는 정제된 반도체의 순도가 99.999%이상으로 불순물을 전제 하여야 한다. 이러한 반도체를 진성 반도체라고 하며, 이러한 상태에서는 도전률이 낮은 상태이므로 도전율을 높이기(저저항 상태) 위해 불순물을 첨가(doping)해야 한다. 첨가하는 불순물에 따라 p형 반도체 n형 반도체로 구분되어 진다. p형 반도체는 Si나 Ge에 3가의 원소(B, Ga, In)를 첨가하므로써 공유결합상태에서 전자가 한개 모자라는 상태로 전자를 받을 수 있는 상태로, 정공이 존재하고 이 정공이 다수캐리어가 되는 반도체이다. n형 반도체는 Si나 Ge에 5가의 원소(Sb,P,As)를 첨가함으로써 공유 결합상태에서 전자가 한개 남는 상태(Doner 원자)로 되어 전자를 제공할 수 있는 상태로 다수캐리어가 전자인 반도체이다.

♦ 접합 다이오드

순수한 실리콘의 고유 저항은 높기 때문에 이물질(3족 또는 5족)을 도핑하여 P형과 N형 반도체를 만들어 그 전도 특성을 좋게 만든다. 실제로 반도체를 P형과 N형 반도체로 결합하여 사용한다. 이를 PN 접합 다이오드라고 한다. 서로 다른 에너지를 가지는 두 물질이 접합하게 되면 서로 평형을 이룰 때까지 전자와 정공이 이동하게 되고 평형 상태가 이뤄진 후에는 같은 위치에너지를 갖는다.
PN접합 다이오드에서 P쪽에 (+)를 걸어주면 순방향 bias가 되고 전류의 흐름에 따라서 N쪽의 전자는 P쪽으로 이동하고, P쪽의 정공은 N쪽으로 이동하면서 에너지 장벽을 낮게 만든다. 그래서 전자와 정공들이 쉽게 이동할 수 있게 되고 전류가 흐르게 된다.

참고 자료

없음