Zener Breakdown의 주요 원인은 전자의 Tunneling이다. Tunneling이 일어나기 위해서는 d가 매주 좁아야 한다. 이 간격 d를 줄이기 위해서는 p-type과 n-type이 고농도로 도핑되어야 한다. 고농도의 도핑이 이루어진 접합이 역방향으로 바이어스된 경우 에너지 대역은 비교적 낮은 전압에서 서로 엇갈리게 된다. P형쪽 가전자 대역에서 N형쪽 전도대역으로의 전자의 터널링은 N형 영역에서 P형 영역으로의 역전류를 구성하는데, 이것을 제너효과라고 한다.
Avalanche Breakdown Avalanche Breakdown은 일반 PN접합 다이오드에 큰 역전압을 가했을 때 일어난다. 일반적인 다이오드는 약하게 도핑되어 넓은 공핍영역을 가진다. 따라서 본래 역전압에서는 전류가 흐를 수 없다. 하지만 너무 강한 역전압이 다이오드에 공급되면서 전자가 넓은 공핍영역(Depletion Region)을 넘어갈 수 있게 된 것이다. (N영역 -> P영역) 이 Avalanche Breakdown은 "눈사태처럼 전자가 기하급수적으로 불어나는 현상" 을 의미한다. 주요 원인은 "충격이온화 (Impact ionization)" 로 인한 것이다. 가전자에 강한 에너지가 공급되어 자유전자 하나가 생성된다. 이 자유전자는 다른 가전자에 부딪쳐 또 다른 자유전자를 만든다. 그렇게..
에너지 밴드란? 원자핵 주위의 전자가 가질 수 있는 에너지 수준을 에너지 준위라고 한다. 원자들의 거리가 가까워지면 에너지 준위에(Energy Level) 차이가 생긴다. 왜냐하면 거리가 가까워지면서 서로의 에너지 준위에 영향을 미치기 때문이다. 각 원자의 외각에 있는 전자들이 다른 원자의 / 전자의 에너지에 영향을 준다. 그리고 파울리의 배타 원리에 따라 전자들은 동일한 에너지 준위를 가질 수 없다. 거리가 멀면 각각의 에너지 레벨은 하나의 동일한 값이 된다.(그림 참고) 거리가 가까울 때 각각의 에너지 준위가 모여 띠형태를 이루고 이를 에너지 밴드(Energy Band)라고 한다. 에너지 밴드는 원자들의 거리가 일정 수준 이하일 때 생성된다. 에너지 밴드에는 총 세가지가 있다. 이해하기 쉽게 설명을 ..
가전자 vs 자유전자 잔자는 원자핵 주위의 다양한 궤도를 형성하며 돌고 있다. 이때 가장 바깥쪽의 궤도에 돌고 있는 전자를 최외각전자라고 한다. 이들 중 화학 반응에 참여할 수 있는 전자가 바로 가전자이다. 따라서 최외각전자 ≠ 가전자 아래 사진은 실리콘의 원자구조다. 실리콘의 경우에는 최외각전자 수 = 가전자 수 가전자는 원자핵의 영향을 가장 적게 받으므로 충격(열 또는 빛)에 의해 쉽게 이탈할 수 있다. 이때 이탈된 가전자는 자유전자라 한다. 정공, EHP의 생성 위 사진에서 볼 수 있듯이 가전자였던 전자가 에너지를 받아 자유전자가 되었고 그 자유전자가 다른 가전자 자리에 들어가 자리를 바꾼 것을 볼 수 있다. 처음 에너지를 받은 가전자 자리에는 공간이 비게된다. 이때 전자가 있다가 없어진 공간을 정..
