반도체재료 2010. 12. 16 제한시갂 90분 담당교수: 김동환
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1.
[30] 실리콘 step junction 이 NA = 1017 cm-3, ND = 1014 cm-3 조건으로 형 성되었다고 가정하고 상온에서 아래 값을 계산하시오. [30](가) Vbi
(나) xn 과 xp, W (다) max
(라) 위 조건에 대하여 에너지 밴드 그림을 그리시오.
(마) VA = +0.5 V 일 때와 VA = -0.5 V 일 때에 대하여 각각 에너지밴드 그 림을 그리시오.
(바) 위 조건에 대하여
vs. x 그림을 그리시오
(사) 위 조건에 대하여V vs. x 그림을 그리시오
(아) 위 계산과 그림을 참고하고 다음 설명이 맞는지 아닌지 판단하시오.
(틀리면 -2, 맞으면 +3 점) In an asymmetrically doped junction (NA >> ND
or ND >> NA), the depletion region lies almost on the lightly doped side of the metallurgical boundary.
,
,
,
,,
실리콘 유전상수(Ks)=11.8, permittivity of free space(ε0)=8.85 X 10-14F/cm
2. [40] 아래와 같은 실리콘 M/S junction 조건에 대해서 에너지밴드 그림을 그리시오. 각각에 대하여 ohmic contact 인지 아니면 Schottky barrier contact 인지 판단하시오. 평형일 때와 VA = +0.5 V 일 때와 VA = -0.5 V 일 때에 대하여 각각 그리시오. (Si) = 4.03 eV.
(가) M = 4.00 eV, ND = 1015 cm-3 (나) M = 4.50 eV, ND = 1015 cm-3
다
M = 4.25 eV, NA = 1016 cm-3(라) 위의 결과와 문제 1에서 얻은 결과와 비교하여 M/S junction과 p+n junction 의 차이점과 유사점에 대하여 한 두 문장으로 갂략히 설명하시오.
(마) M/S junciton은 흔히 Schottky barrier contact 이 되는 경향이 있다. 이 를 극복하고 ohmic contact 을 구현하고자 할 때 흔히 취하는 방법은 어
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떤 것인지 설명하시오. 위 (가) 또는 (나) 중에서 Schottky barrier contact 이 얻어지는 경우, ohmic contact 으로 변환시키기 위해 취해야 할 선택에 대하여 그림으로 설명하고 계산을 통해 수치적으로 해결책을 제안하시오.
3. [30] 반도체 p-n 다이오드의 전류-전압 (I-V) 특성에 대하여 다음 질문에 답하시오.
(가) 주어진 I-V 특성 식
,
을 참 고하여 이상적인 I-V 곡선을 그리고 Io 값을 구하는 방법에 대하여 그림과 수식을 사용하여 설명하시오.(나) 위 그림을 사용하여 정방향 전압 구갂에서 구갂별 전류-전압 메커니 즘이 어떻게 달라지는 지 표시하고 설명하시오.
(다) 위 문제에서 generation-recombination mechanism in space charge region 에 대하여 에너지밴드 그림을 그리고 상황을 설명하시오.
(라) p+n 과 n+p 다이오드에 대하여 Io 값을 나타내는 식을 각각 구하고 수 식이 나타내는 의미에 대하여 갂략히 설명하시오
(마) 두 개의 p+n 다이오드가 있는데 하나는 ND1 = 1015 cm-3. 으로 도핑되 어 있고, 다른 하나는 ND2 = 1016 cm-3으로 도핑되어 있다. 두 다이오드의 I-V 곡선을 한 그래프에 표시하시오.
,
(바) 역방향 전압 상황에서 breakdown 이 일어나는 그림을 I-V 곡선상에서 표시하고, breakdown mechanism 두가지 경우에 대하여 에너지밴드 그림 을 이용하여 설명하시오.
