전자공학 및 알고리즘

물리전자에서 다룰 내용은 여기서 마치도록 하겠습니다. 어렵다면 어렵고, 외울 식이 많은 과목이지만 중요함으로 전자공학과 학생들은 2학년 쯤에 필수로 배우게 될 내용입니다.  지금까지 배운 내용인 Chapter 1 ~ 5를 바탕으로 나중에 나올 다이오드의 전류 식 및 동작 특성의 이해에 기본이 되는 지식임으로 반도체를 하실 분이라면 꼭 익혀두셔야 합니다. 해당 내용은 반도체 소자 1에서 봽도록 하겠습니다.

물리전자 Chapter 5에 나오는 개념을 응용한 문제입니다.

이전의 내용에서 이어집니다. 이전에는 전계의 의한 표동 전류만 확인했습니다. 이번에는 농도 차이에 의한 확산 전류에 대해서 알아보겠습니다.  확산 전류가 어떤 의미인지, 캐리어 농도의 기울기에 어떤 관련이 있는지를 확인해주시야 합니다. 전류의 방향과 전자, 정공의 이동 방향이 어떤 차이가 있는지, 농도 기울기와 어떤 차이가 있는지를 이해해주시면 됩니다.아인슈타인 관계식은 굉장히 중요합니다.특히, 열평형 상태에서만 식이 성립한다는 것을 주의해주셔야 합니다.  전체 내용은 아래에 있는 PDF로 참고 바랍니다.

이전까지 배웠던 내용을 전부 사용하는 단원이라고 보시면 됩니다. 이번 단원에서 중요한 내용은 반도체 속에서의 총 전류의 구하는 과정입니다.전류는 농도차에 의한 확산과 전계에 의한 확산이 존재하며, 이를 구하는 과정을 이해해주시면 됩니다.  우리 일상 주변에는 23도 정도의 온도가 있으며 해당 온도로 인해 열에너지를 캐리어가 받아 움직일 수 있습니다.그렇다면 왜 열에너지에 의한 캐리어의 이동은 왜 전류에 영향을 미치지 않는가에 대한 내용입니다. 이번에는 전계에 의한 표동 전류를 구하는 방법에 대해서 알아보는 내용입니다.캐리어의 농도가 즉 얼마나 움직일 수 있는지를 의미합니다. 따라서,  전계에 의한 식에 농도가 들어가게 됩니다.전계에 의한 속도는 무한정으로 커질 수 없으며 이는 충돌이 원인입니다.상기한 내..

물리전자 Chapter4 에서 사용된 개념을 응용한 문제입니다.

이전 내용에서 이어집니다.  도펀트가 도핑된 외인성 반도체에 대한 내용입니다.페르미 에너지가 어떻게 바뀌는지, 이에 따른 전자, 정공 농도의 변화를 봐주시면 됩니다. N-type, P-type 반도체의 특징을 잘 이해해주면 됩니다.   축퇴 반도체, 비축퇴 반도체가 어떤 것인지 이해해주면 되며, 축퇴 반도체에서는 볼츠만 근사를 사용하지 못한다는 점을 확인해주시면 됩니다.온도에 따른 페르미 에너지의 변화도 이해해주시면 되겠습니다.   열평형 상태에서는 페르미 준위는 수평 상태로 존재해야 하기에 서로 다른 페르미 준의를 붙인다면 기울기가 생기고 기울기의 생성으로 전계가 생긴다는 내용을 이해해주시면 됩니다.  전체 내용은 아래의 PDF를 참고해주세요.

이전에 3장에서 정의 했던 평형상태에서의 캐리어 농도와 페르미 에너지에 관해 배우는 Chapter입니다. 전자와 정공의 농도를 나타낼 때, 어떠한 원리가 필요한지와 해당 원리를 사용한 식들로 인해 최종 농도식을 이해해주시면 됩니다.  열평형 상태의 전자와 정공의 농도를 n0, p0라고 합니다. 열평형 상태에서의 n0와 p0의 곱이 어떠한 식이 되는지,식에서 밴드갭 에너지가 있다는 것이 어떠한 의미를 갖는지를 생각하면서 봐주시면 됩니다. 페르미 준위의 위치에 따라서 농도의 변화도 유의 깊게 봐주시면 됩니다.   진성 캐리어 농도를 의미하는 ni가 no, po와 어떠한 관계인지를 이해해주시면 됩니다.  진성 반도체를 외인성 반도체로 만드는 도펀드(도너 및 억셉터)는 중요한 내용입니다.각각 도너, 억셉터가 몇..

물리전자 Chapter 3에 나오는 개념을 사용한 문제들입니다.

이전의 내용에서 이어집니다.    에너지 밴드 구조에서 곡률이 클수록 유효 질량은 작고, 곡률이 작을수록 유효 질량은 큽니다.이를 직관적으로 이해하기 위해 E-k 다이어그램 상에서 곡률과 유효 질량의 관계를 나타낸 그래프를 확인해두면 좋습니다.그리고 이어서,직접 밴드갭 (Direct Bandgap) 과 간접 밴드갭 (Indirect Bandgap) 특성도 중요합니다.직접 밴드갭: 전도대의 최소 에너지점과 가전자대의 최대 에너지점이 같은 k-값에 위치 → 전자-정공 재결합 확률 높음, 광학 소자에 유리간접 밴드갭: 전도대 최소와 가전자대 최대가 서로 다른 k-값에 위치 → 광학적 재결합 효율은 낮지만, 공정성, 가공성, 안정성에서 이점→ Si(실리콘)은 대표적인 간접 밴드갭 물질로, 전자기기 제조에 널리 ..

유이제는 1단원, 2단원에 배운 내용을 바탕으로 반도체의 개념을 잡아가는 내용입니다. 반도체에서 주요 사용되는 원소는 실리콘임으로 실리콘을 생각하고 봐주시면 되겠습니다. 에너지 밴드는 중요한 내용입니다. 어떤 원리에 의해서 증명이 되며 식이 어떻게 되는지 이해해주시길 바랍니다. 해당 증명에 따라 전도 대역, 가전자 대역, 금지 대역이 만들어집니다. 해당 대역들은 중요하니 꼭 기억해주실 바랍니다. 절연체, 반도체, 도체가 에너지 밴드의 개념으로 어떤 차이로 나뉘는지 알아야합니다.그리고 자유 전자와 정공의 생성이 굉장히 중요합니다!자유 전자와 정공의 움직임에 의해서 반도체가 동작한다고 해도 될만큼 의미가 있으니 어떻게 생성되는지 특징을 가지고 있는지를 기억해 주셔야 합니다.정공은 자유 전자처럼 실존하는 입자..

물리전자 Chapter 2의 내용이 바탕인 문제들입니다.중요한 개념을 담은 문제들만 가져왔습니다.

이전에 봤던 내용에서 이어집니다.  슈뢰딩거 방정식을 통해서 이번엔 무한 양자 우물을 만들어 전자의 움직임을 확인해보는 과정입니다. Y축(위치 에너지)가 무한이라고 할 때 x축을 3영역으로 나눌 수 있으며, 해당 영역들에서 전자의 움직임이 어떻게 될지 식으로 표현한 내용입니다. X축이 무한한 양자 우물일 때, 전자의 움직입니다.이때 양자 우물을 뚫을 때 생기는 입사파와 반사파의 존재를 통해서 증명하게 됩니다.  이전에는 무한한 내용을 통해 확인했다면, 이번에는 무한한 양자우물을 통해 유한한 양자우물을 확인해보는 내용입니다. 마지막 내용은 하이젠베르크의 불확정성의 원리입니다. 많이 나오는 내용이니 알아두시면 좋겠습니다.  전체 내용은 해당 PDF를 봐주시면 되겠습니다.