쇼트키 배리어 다이오드

1. 쇼트키 배리어 다이오드

쇼트키 배리어 다이오드(SBD)는 금속과 반도체 사이의 접합에 의해 형성되는 반도체 소자입니다. 접합부의 금속 쪽은 양극으로 작용하고, 반도체는 음극으로 작용합니다. 접합부는 실리콘 또는 갈륨 비소와 같은 가볍게 도핑된 n형 반도체에 금속 접촉부를 위치시킴으로써 형성됩니다. 일반적인 p-n 접합 다이오드와 달리 쇼트키 장벽 다이오드에는 고갈 영역이 없습니다. 대신, 일정한 임계 전압에 도달할 때까지 전류 흐름을 막는 잠재적 장벽인 쇼트키 장벽을 가지고 있습니다. 임계값 전압이 초과되면 SBD는 순방향 전압 강하가 낮고 스위칭 속도가 높아 고주파 애플리케이션에 유용합니다. 쇼트키 배리어 다이오드는 더 빠른 스위칭 속도, 더 낮은 순방향 전압 강하, 더 높은 온도 공차를 포함하여 다른 유형의 다이오드에 비해 몇 가지 장점이 있습니다. 일반적으로 전력 정류뿐만 아니라 믹서, 검출기, RF 증폭기와 같은 고주파 회로에도 사용됩니다. 또한 디지털 회로에서 저누출 다이오드로 사용되며, 태양 전지에서 p-n 접합 다이오드의 대안으로 사용됩니다.

2. 옴 접촉

금속-반도체 옴 접촉(Metal-semiconductor ohmic contact)은 금속과 반도체 사이의 전기적 접촉의 한 종류로, 전기적 접촉이 인가된 전압과 결과적인 전류 흐름 사이에 선형 관계를 갖는 것을 의미합니다. 이러한 유형의 접촉은 금속과 반도체 영역 사이의 효율적인 전기 통신을 보장하기 위해 트랜지스터 및 다이오드와 같은 전자 장치에서 일반적으로 사용됩니다. 금속-반도체 접촉이 옴 거동을 나타내려면 금속과 반도체가 접촉 면적이 큰 저저항 계면을 형성해야 합니다. 이것은 일반적으로 반도체와 유사한 작업 기능을 가진 금속을 사용함으로써 달성됩니다. 또한, 금속과 반도체는 양호한 전기적 접촉을 보장하기 위해 기계적으로 결합되어야 합니다. 금속-반도체 접촉에 사용되는 가장 일반적인 금속 중 하나는 금인데, 이는 높은 전도성과 반도체 표면과 강한 결합을 형성하는 능력 때문입니다. 특정 반도체 물질 및 용도에 따라 백금, 팔라듐, 니켈 등의 다른 금속도 사용할 수 있습니다. 요약하면, 금속-반도체 옴 접촉은 많은 전자기기의 적절한 기능을 위해 매우 중요하며, 효율적인 전기 통신을 보장하기 위해 금속 및 반도체 재료와 그들의 계면 특성에 대한 세심한 고려가 필요합니다.

3. 헤테로접합

헤테로 접합(heterojunction)은 서로 다른 밴드갭 에너지를 가진 서로 다른 두 물질 사이의 인터페이스의 한 종류입니다. 즉, 에너지 준위가 다른 두 개의 반도체가 서로 결합할 때 헤테로 접합이 형성됩니다. 이러한 재료들 사이의 결과적인 인터페이스는 개별 재료에만 존재하지 않는 고유한 전자적 특성을 가질 수 있습니다. 헤테로 접합에는 크게 I형과 II형의 두 가지 유형이 있습니다. I형 헤테로 접합에서, 한 반도체의 밴드갭 에너지는 다른 반도체보다 낮아서, 원자가와 전도 대역이 중복됩니다. 이것은 접합부를 가로질러 이동할 수 있고 전기 전도성에 기여할 수 있는 전자-구멍 쌍의 형성을 허용합니다. 타입 I 헤테로 접합의 예로는 p-n 접합과 쇼트키 다이오드가 있습니다. II형 헤테로 접합에서 한 반도체의 밴드갭 에너지는 다른 반도체보다 높아 한 물질의 전도 대역이 다른 물질보다 높은 반면 다른 물질의 원자가 대역이 높은 스태거드 밴드 정렬을 초래합니다. 이는 인터페이스에 잠재적 장벽을 만들어 양자 구속 효과와 효율적인 전하 분리와 같은 흥미로운 전자 특성을 초래할 수 있습니다. II형 헤테로 접합은 태양전지, 광검출기, 발광다이오드(LED) 등의 광전자기기에 일반적으로 사용됩니다. 헤테로 접합은 전자 및 광전자 장치의 성능 및 효율을 향상시키는 것을 포함하여 반도체 기술에 광범위하게 적용됩니다. 그것들은 또한 벌크 물질에 존재하지 않는 독특한 광학적 및 전자적 특성을 갖는 양자점과 같은 새로운 물질과 장치의 제작에 사용됩니다. 전반적으로, 헤테로 접합은 반도체 물리학과 기술에서 중요한 연구 영역을 나타내며, 새롭고 개선된 전자 및 광전자 장치의 개발에 수많은 잠재적 응용이 있습니다.

4. 평형정전학

평형정전학은 전하 이동이나 전류 흐름이 없는 공간의 전기장과 전위를 연구하는 학문입니다. 이러한 상황에서, 전기장은 정적이고 전위는 균일하며, 이는 단위 전하당 전위 에너지가 그 영역의 모든 지점에서 동일하다는 것을 의미합니다. 평형정전학에서, 전기장은 전위의 기울기에 의해 기술되며, 점에서의 전기장은 점전하로부터의 거리의 역제곱에 비례한다는 쿨롱의 법칙에 의해 주어집니다. 전위는 단위 전하당 전위 에너지로 정의되며, 단위 전하를 전기장에서 한 점에서 다른 점으로 이동시키는 데 필요한 작업을 설명하는 스칼라 양입니다. 평형 정전기학에서 전기장과 전위의 거동은 전기장 법칙에 의해 제어되는데, 여기에는 닫힌 표면을 통한 전기 흐름을 전하와 관련시키는 가우스의 법칙과 전하 분포와 관련된 포아송 방정식이 포함됩니다. 평형 정전학은 트랜지스터, 다이오드, 태양 전지와 같은 전자 및 광전자 장치의 연구에 수많은 응용 분야가 있으며, 여기서 전기장과 전위는 장치 성능을 결정하는 데 중요한 역할을 합니다. 또한 평형 정전기는 플라즈마 및 기타 고에너지 환경에서 전하 입자의 거동을 연구하는 데 중요한 도구이며, 여기서 전기장과 전위는 입자 운동과 에너지 전달에 상당한 영향을 미칠 수 있습니다.