PN 접합 ,내부 전위, 포아송 방정식

PN 접합
정류성의 전류-전압(I –V ) 특성을 갖는 정류기 혹은 다이오드(diode)
PN 접합은 태양전지, 발광 다이오드, 다이오드 레이저의 기본 구조
트랜지스터를 이해하는 데 중요한 공핍층, 유사평형 경계 조건, 연속 방정식, 그리고 기타 다른 도구 및 개념의 이론적 학습을 위한 도구

PN 접합 이론의 기초적 요소

계단 접합(step junction) 가정
P층과 N층은 각각 억셉터 농도 Na와 도너 농도 Nd의 균일 도핑 가정


PN 접합의 에너지 밴드 다이어그램과 공핍층
평형상태에서는 단 하나의 페르미 준위(Fermi level)만 존재
EF에 해당하는 수평선을 그리고, 접합으로부터 먼 한 쪽은 N형 반도체 (EF 에 가까운 Ec를 갖고)이고 다른 한 쪽에는 P형 반도체(EF 에 가까운 Ev를 갖는 것). N층부터 P층까지 일정한 Eg만큼 간격을 유지하면서 Ec 를 따라 부드러운 곡선을 그림. PN 접합이 세 층, 즉 중성 N층, 중성 P층, 그리고 중앙에 공핍층(depletionlayer)으로 나누어짐.
가운데 층에서, EF는 Ev에도 Ec 에도 가깝지 않으므로 전자 농도와 정공 농도가 모두 매우 적음. 수학적 간편성을 위해 을 가정. 공핍층이란 말은 그 층에 전자와 정공들이 공핍되어 있다는 것을 의미.

내부 전위

포아송 방정식

포아송 방정식
전하량 밀도가 주어져 있을 경우 전위 분포를 찾는 데 유용

가우스 법칙으로부터