안녕하세요. 전 반도체 회사 17년차 IMP부서 직장인입니다. NLDD IIP 자료를 찾다가 교수님의 hot carrier effect 유투브 강의 여러 개를 접하고, 설명을 너무 잘해주셔서 1강부터 열심히 보고 있습니다. 화공 전공이라 반도체 관련 기본 지식이 부족했는데, 쉽고 자세히 강의해주셔서 너무 큰 도움을 받고 있습니다. 감사 댓글 한번은 꼭 적고 싶어서 출근 길에 남겼습니다. 좋은 강의 제공해주셔서 진심으로 감사 드립니다.
세심한 강의 영상 항상 감사하게 잘 보고 있습니다! 다소 이상할 수도 있는 질문이지만 궁금한 점이 하나 있는데요. 5:40 에서 Ec 레벨과 Ev 레벨만을 실제 공간상(가로축)의 각 지점에서 그려서 만든 것이 에너지 밴드 다이어그램이라고 이해를 하였는데요. 그렇다면, 실제로 전자가 어떠한 운동량 k를 가지고 가로축 방향으로 이동하고 있을 경우에는, E=f(k)가 E-k 다이어그램 상에서 일반적인 스펙트럼 함수라고 할때, 에너지밴드 다이어그램의 임의의 위치에서 Ec+f(k) 라는 값으로 전자의 실제 에너지가 주어질 것 같은데요. 이 경우에 1) 전자가 가지는 운동에너지 f(k)가 반도체 내에서 대부분의 경우에 Ec에 비해 무시할만큼 작은 수준이라 에너지 밴드 다이어그램으로 전자의 이동하는 상황을 파악해도 큰 문제가 없다고 생각해도 될까요? 2) 아니면 규칙적인 결정 구조에서는 결국 공간상의 어느 점에서도 k가 거의 일정하다면, f(k) 또한 공간상의 어느 점에서도 거의 같은 값을 가지게 되어 f(k)는 사실상 이동하는 전자에 대해서 상수로 취급할수 있는 것일까요? 질문이 간결해야 하는데 이해에 약간 혼동이 있다보니 다소 길게 늘어서 써진것 같습니다. 물리전자공학도 그렇고 소자 공정 관련도 항상 좋은 강의 영상 감사드립니다. 너무 잘 듣고 배우고 있습니다.
1) 전자의 운동에너지는 작지 않습니다. 제 강의에는 내용이 없는데, 전자의 평균적인 운동에너지는 (3/2)kT 가 되며, 이것을 가지고 thermal velocity 를 계산할 수 있고, 거의 초당 100km 정도 움직인다고 계산됩니다. 2) 다만 실제 전자가 이렇게 빠르게 움직이지는 않는데, 그것은 scattering 현상들 때문입니다. scattering 에 대해서는 뒤에 다른 강의에서 배웁니다. 3) 따라서 질문에 대해 답을 하자면, f(k) 작지 않습니다. 다만 scattering 때문에 운동에너지 그대로가 전자의 속도로 나타나지는 못합니다. 전자의 f(k) 는 제각각이지만, 결국 전체 전자의 흐름이 전류가 되는 것이므로, 전체 전자의 평균적인 f(k) 값만 알아도 됩니다.
@@DevicePhysics그럼 우선 이 에너지 밴드 다이어그램에서는 기울어진 부분의 경사도에서 전기장이 걸려 전자와 홀이 특정방향으로 움직이는 정도를 예상할 수 있고, 실제 전자의 속도나 움직임은 scattering 효과를 포함하여 고려하여야 하는 것이군요.. 답변 정말 감사드립니다!
5:10부터 하시는 전자의 이동에 관한 설명(에너지가 낮은 쪽으로 가야하므로 전자가 왼쪽으로 간다)이 잘 이해가 가긴 합니다만, 나중에 반도체기초공학 강좌를 듣고 나니 그림 전체에서 왼쪽은 n type, 오른쪽은 p type인 듯 한데 그러면 diffusion에 의해서 전자는 오른쪽으로 가는 게 맞지않나요...? 아니면 이 강좌에서는 diffusion은 무시하고 그냥 전자의 위치에너지 관련 설명이 메인(?)이라서 전자가 왼쪽으로 내려간다고 설명하신 건지가 궁금합니다!
안녕하세요 교수님 항상 많은 도움 받고 있습니다 감사합니다. 한가지 질문이 있습니다. 4:30 에서 Ec level이 위치에따라 경사진걸 보니 예를들면 전기장이 가해진 상황같습니다. 경사진 Ec level에 두개의 E-k 그래프를 그려놓으셨는데, 그런데 전기장이 가해졌다고 하면 위치에따른 Ec level들과 E-k 그래프는 동일높이에서 일정하게있고, 한쪽의 E-k 그래프에서 전자만 위로 올라가야 할것같은데, 왜 Ec level 값 자체가 변하는지 궁금합니다. 수식적으로 풀어주신것은 기억하는데, 정성적으로 잘 이해가 안됩니다. 감사합니다!
1. 전기장이 외부에서 가해진 것이면, 질문한 것처럼 E-k 다이어그램에서 Ec 레벨은 동일하고, k 축의 변화만 발생하는 것이 맞습니다. 2. 지금 이 강의에서 설명하는 상황은, 외부에서 전기장이 가해진 상황은 아니고, 반도체 내부적으로 위치에너지의 차이가 발생한 상황입니다. 3. 비유하자면, 평평한 바닥에 놓여진 공에 힘을 가해서 이동시키는 것이 1번에서 말한 전기장이 외부에서 가해지는 상황입니다. 반대로 경사면이 있는 곳에 공을 올려 놓는 상황이 2번의 상황입니다. 그래서 각 위치마다 Ec 레벨(위치에너지)이 다르게 그려진 것입니다.
답변 감사합니다. 답변듣고 다시 영상을 보면서 곰곰히 생각해보니, 제 생각이 잘못된것 같다는 생각이 드는데, 8:20 에서 말씀하신것 처럼 Ec level이 경사진 것은 외부(혹은 내부)적으로 전기장이 형성된게 맞고, 이 내/외부 전기장에 의해 위치에너지 변화가 생겨 Ec가 휘어지며, E-k 곡선에서 k값 변화에 의해 값이 증가하는 상황은, 예를 들면 열에너지가 가해진 상황이라고 생각해야될까요? 즉, 경사면으로 공이 굴러내려오는건 전기장에 의한 위치에너지 변화에 따른것이고, 공(전자)이 위로 올라가는건 (예를들면) 열에너지가 가해져서 그런것이다 라고 생각하는 것이 맞을까요?
@@FreddyChol 아닙니다. 공이 어떤 경사면에 올라가는 과정이 따로 있는 것이 아니라, 여러 요인에 의해서 경사면(위치에 따른 Ec 레벨의 변화)가 생성되는 것입니다. 위치에 따라 온도가 달라진다고 위치에너지의 차이가 발생하지는 않지만, 위치에 따라 캐리어의 농도차이가 발생하기 때문에 나중에 배울 확산현상이 발생할 수는 있습니다.
네 무슨말씀인지 이해했습니다. 감사합니다. 다른 질문이긴한데 제가 말해놓고 번복해서 죄송하지만, 외부전기장이 가해져도 두개의 E-k 커브에서 Ec는 동일해야한다는게 갑자기 이해가 안되네요..만약 외부 전기장이 가해진 상황(예를들면 MOS system에서 metal에 +전압이 가해졌을때 Si 계면에서의 상황)이라면, Si의 밴드가 계면에서 아래로 휘어질텐데, 이것은 전기적 위치에너지에 의해 계면으로 갈수록 Ec가 감소한다(즉, 외부전기장에 의해서 Ec 라인이 휘어진다)가 맞는 말이 아닌가 해서요(Ec가 동일 선상에 있는게 아니라..)
@@FreddyChol 질문을 정확히 이해하기 어려운데, 아무튼 외부 전기장이 가해지면 무조건 Ec 레벨이 동일한 것이 아니라 상황에 맞게 해석하면 됩니다. 즉, 외부에서 전기장이 가해지는데, 처음 상태가 위치에 따라 전자의 위치에너지가 동일할 수도 있고 (평평한 에너지밴드) 다른 상황일 수도 있습니다 (휘어진 에너지밴드). 여기서 외부 전기장에 의해 밴드가 더 휘어질수도 있고 평평해질수도 있으니, 상황에 맞게 해석을 해야 합니다.
06:47에서 반도체 내의 전위 분포를 구할 때 hole을 기준으로 식을 유도한다면 V(x)=Ev(x)/q입니다. 이 경우, 전자를 기준으로 진행했을 때와 상이한 결과가 나온다고 생각합니다. 상이한 결과가 나오는 이유와 전자를 기준으로 전위 분포를 구해야 하는 이유가 있는지요?
선생님. 7:44 지점에 E = - dV / dX 공식에서 (-) 가 붙는 이유를 잘 모르겠습니다. 양전하가 있을때 그 양전하에서 멀어지는 방향이 전계의 방향이고 전위도 멀어질수록 약해집니다. 전위와 거리에 대한 관계식에서 그 기울기를 구하면 수식으로도 (-) 가 나와서 전계의 방향은 전위가 낮아지는 방향이라는 걸 알려 주는데 왜 또 (-)를 붙이나요? 시험 전하가 (+)가 아니라 (-) 전하를 가진 전자의 경우는 거리가 멀어질수록 전위가 높아지기 때문에 (-)를 붙였다면 이해가 되긴 하는데 뭔가 알쏭달쏭 합니다. 너무 기초적 질문을 드려 죄송합니다. 여러군데 강의를 찾아보고 블로그도 여러군데를 둘러봐도 속시원한 설명이 없습니다. 가르쳐 주시길 부탁드립니다.
이미 다 알고 계십니다. 양전하가 x 축의 원점에 있다고 가정하겠습니다. 이미 알고 있듯이 양전하에서 멀어지는 방향으로 전계가 형성됩니다. x축에서 오른쪽으로 향하는 전계의 방향을 (+) 방향이라고 정의하겠습니다 . 전위는 양전하에서 멀어질수록 크기가 감소합니다. 따라서 dV/dx 는 음의 값을 가집니다. 전계(E) 는 양의 값인 상황이므로, 음의 부호를 붙여 E = -dV/dx 가 됩니다. 질문한 내용과 딱 맞지 않을수도 있는데, 기초전자기학에 대한 내용을 [기초반도체공학|0.1] 에 요약한 강의가 있으니 한번 참고 바랍니다.
교수님 질문이 하나 있습니다. 그 수식적으로는 이해 할 수 있는데, 이론적으로 반도체 내에서 전자의 위치에너지가 같을 때, 전기장이 없다라는게 이해가 잘 가지않습니다. 원자 하나에서 관찰할 때처럼 전자의 방향이 서로 반대에서 전기장의 세기가 같으니 서로 상쇄되서 그런건가요 ??
안녕하세요 교수님, 질문 여쭙습니다. EK diagram에서 제일 낮고 높은 에너지 준위만 그려서 Ec, Ev가 결정된다고 설명해 주셨습니다. 근데 제가 이해하고 있는 바로는 k의 정보가 결정방향으로 나타내는데 그러면 앞서 설명주신 내용들은 single crystal에만 적용되고 grain 마다 결정방향이 다른 polycrystal 상황에서는 적용할 수 없나요?
@@DevicePhysics 답변 감사합니다! k는 wave number이자 전자의 운동량과 관련되어 있는 값으로 이해했습니다. 그런데 실리콘의 EK diagram에서 x축은 L, [111], Γ, [100], X 등으로 표시하면서 해당 물질의 결정 방향에 따른 Electric band diagram을 그리지 않나요? 그래서 만약 각 grain 마다 결정 방향이 달라진다면 설명해주셨던 바와 같이 Ec, Ev를 연속적으로 이을수가 없지 않을까 의문을 가졌습니다. 감사합니다.
@@cloud_storage 1. L, [111], Γ, [100], X 등이 방향을 뜻하는 것은 맞습니다. 2. E-k diagram 은 이론적으로 얻어지며, polycrystal 에서는 grain 의 분포를 정확히 알 수 없기 때문에 정확한 E-k diagram 을 얻는것은 불가능합니다. 그래서 보통은 일반적인 energy band 에 약간의 변화 (trap 이 추가된다거나, Eg 값을 변화)를 주어 근사하여 모델링합니다.
좋은 강의 감사합니다. 반도체 내에서 전자의 위치에 따라 전자가 갖는 퍼텐셜에너지가 다를 수도 있고, 다르다면 결국 반도체 내에는 내부 전기장이 형성되어 있다는 것이고 이러한 전기장의 세기는 퍼텐셜에너지의 기울기에 비례한다는 것을 알게 되었습니다. 여기서 같은 반도체 물질 내에서 이러한 퍼텐셜에너지의 차이가 발생하는 이유는 무엇인가요?
1. 홀의 경우 당연히 전자와 다르게 생각해야 합니다. 2. Ec 와 Ev 는 같이 움직이므로, 바꿔서 생각해도 큰 무리는 없습니다. 다만 conduction band 에서의 전자의 위치에너지가 앞에서 배웠듯이 Ec 이기 때문에 Ec 를 기준으로 해석하는 것이 바람직합니다.
교수님 강의 잘듣고있습니다. 다만 강의에서 언급해주시는 전자기학 강의를 보려고 강의목록을 봤지만 찾지 못했습니다. 전자기학 강의를 듣고자 하는데 어디서 볼 수 있을까요? 감사합니다! 추가적으로 강의 마지막 부분에서 0.7eV가 0.7V로 단위가 바뀌는 것은 v=- E(x)/q에서 q가 전자의 전하량이기 때문이라고 보면 될까요?
안녕하세요 교수님 수업 잘 듣고 있습니다. 궁금한 게 있어 질문 드립니다. E-field가 metal에 생기지 않는 이유가 metal 내에서 경사를 만들어 낼 수 없어서(전위차가 존재하지 않아서 근본적으로 band gap이 없고 conduction band 와 valence band가 맞닿아 있어서) 때문이 맞는 것 인가요? 추가로 insulator의 단순 역할은 E-field를 받아주는 역할(?) 경사를 만들어주는 역할이라고 생각해도 될까요?(전류가 흐를 수 없으므로) 제가 이해한 게 맞는 지 궁금합니다! 교수님 강의들로 정말 많은 도움이 되고 있습니다 감사합니다 (__)
'도체 내부 전기장' 이라고 구글에서 검색하면 잘 설명된 자료들이 많습니다. 제가 댓글에서 간략히 설명하는것보다는 그 자료들을 참고하면 더 이해가 빠를것 같습니다. 전기장이 0 이 되는 이유는, 도체 표면에 대전된 전하 때문에 발생하는 내부전기장이 외부전기장을 상쇄하기 때문입니다.
![[물리전자공학|3.6] #드리프트 전류 #앞으로 배워야 할 내용들을 알려주는 중요한 이정표](http://i.ytimg.com/vi/OIYRCH0iC9g/mqdefault.jpg)
![[물리전자공학|3.6] #드리프트 전류 #앞으로 배워야 할 내용들을 알려주는 중요한 이정표](/img/tr.png)
![[물리전자공학|3.8] #페르미-디랙 확률분포 #전자가 에너지상태를 채울 확률 #페르미 레벨 #볼츠만 근사 #열적평형상태](http://i.ytimg.com/vi/0FJGPGQ0xpM/mqdefault.jpg)
![[물리전자공학|3.1] #크로니-페니 모델 #에너지밴드의 생성 원리 #conduction band #valence band #bandgap](http://i.ytimg.com/vi/KZcVoVjouVk/mqdefault.jpg)
![BLACK BAG - Official Trailer [HD] - Only in Theaters March 14](http://i.ytimg.com/vi/Du0Xp8WX_7I/mqdefault.jpg)
![[기초반도체공학|4.1] MOS : #정성적해석 #에너지밴드 다이어그램 #3가지 동작모드 #accumulation #depletion #inversion](/img/1.gif)
안녕하세요. 전 반도체 회사 17년차 IMP부서 직장인입니다.
NLDD IIP 자료를 찾다가 교수님의 hot carrier effect 유투브 강의 여러 개를 접하고, 설명을 너무 잘해주셔서 1강부터 열심히 보고 있습니다.
화공 전공이라 반도체 관련 기본 지식이 부족했는데, 쉽고 자세히 강의해주셔서 너무 큰 도움을 받고 있습니다.
감사 댓글 한번은 꼭 적고 싶어서 출근 길에 남겼습니다. 좋은 강의 제공해주셔서 진심으로 감사 드립니다.
댓글 잘 안 다는 사람인데 진짜 너무 잘가르치시는거 아닌가요? 회독하면 회독할 수록 감탄이 나옵니다. 정말 감사합니다!
와 그냥 너무 명강의에요... 진짜 감탄만 나옵니다.
강의해주셔서 정말 감사드립니다
좋은강의정말 감사합니다..!
세심한 강의 영상 항상 감사하게 잘 보고 있습니다! 다소 이상할 수도 있는 질문이지만 궁금한 점이 하나 있는데요. 5:40 에서 Ec 레벨과 Ev 레벨만을 실제 공간상(가로축)의 각 지점에서 그려서 만든 것이 에너지 밴드 다이어그램이라고 이해를 하였는데요. 그렇다면, 실제로 전자가 어떠한 운동량 k를 가지고 가로축 방향으로 이동하고 있을 경우에는, E=f(k)가 E-k 다이어그램 상에서 일반적인 스펙트럼 함수라고 할때, 에너지밴드 다이어그램의 임의의 위치에서 Ec+f(k) 라는 값으로 전자의 실제 에너지가 주어질 것 같은데요. 이 경우에
1) 전자가 가지는 운동에너지 f(k)가 반도체 내에서 대부분의 경우에 Ec에 비해 무시할만큼 작은 수준이라 에너지 밴드 다이어그램으로 전자의 이동하는 상황을 파악해도 큰 문제가 없다고 생각해도 될까요?
2) 아니면 규칙적인 결정 구조에서는 결국 공간상의 어느 점에서도 k가 거의 일정하다면, f(k) 또한 공간상의 어느 점에서도 거의 같은 값을 가지게 되어 f(k)는 사실상 이동하는 전자에 대해서 상수로 취급할수 있는 것일까요?
질문이 간결해야 하는데 이해에 약간 혼동이 있다보니 다소 길게 늘어서 써진것 같습니다. 물리전자공학도 그렇고 소자 공정 관련도 항상 좋은 강의 영상 감사드립니다. 너무 잘 듣고 배우고 있습니다.
1) 전자의 운동에너지는 작지 않습니다.
제 강의에는 내용이 없는데, 전자의 평균적인 운동에너지는 (3/2)kT 가 되며, 이것을 가지고 thermal velocity 를 계산할 수 있고, 거의 초당 100km 정도 움직인다고 계산됩니다.
2) 다만 실제 전자가 이렇게 빠르게 움직이지는 않는데, 그것은 scattering 현상들 때문입니다. scattering 에 대해서는 뒤에 다른 강의에서 배웁니다.
3) 따라서 질문에 대해 답을 하자면, f(k) 작지 않습니다. 다만 scattering 때문에 운동에너지 그대로가 전자의 속도로 나타나지는 못합니다.
전자의 f(k) 는 제각각이지만, 결국 전체 전자의 흐름이 전류가 되는 것이므로, 전체 전자의 평균적인 f(k) 값만 알아도 됩니다.
@@DevicePhysics그럼 우선 이 에너지 밴드 다이어그램에서는 기울어진 부분의 경사도에서 전기장이 걸려 전자와 홀이 특정방향으로 움직이는 정도를 예상할 수 있고, 실제 전자의 속도나 움직임은 scattering 효과를 포함하여 고려하여야 하는 것이군요.. 답변 정말 감사드립니다!
정말 감사합니다!!1
감사합니다!
5:10부터 하시는 전자의 이동에 관한 설명(에너지가 낮은 쪽으로 가야하므로 전자가 왼쪽으로 간다)이 잘 이해가 가긴 합니다만, 나중에 반도체기초공학 강좌를 듣고 나니 그림 전체에서 왼쪽은 n type, 오른쪽은 p type인 듯 한데 그러면 diffusion에 의해서 전자는 오른쪽으로 가는 게 맞지않나요...? 아니면 이 강좌에서는 diffusion은 무시하고 그냥 전자의 위치에너지 관련 설명이 메인(?)이라서 전자가 왼쪽으로 내려간다고 설명하신 건지가 궁금합니다!
에너지밴드다이어그램에 페르미레벨이 표현되어있지 않기 때문에 n type인지 p type인지 알 수없는 상황이고, 따라서 diffusion 을 이야기 할 수 있는 상황이 아닙니다.
안녕하세요 교수님 항상 많은 도움 받고 있습니다 감사합니다. 한가지 질문이 있습니다. 4:30 에서 Ec level이 위치에따라 경사진걸 보니 예를들면 전기장이 가해진 상황같습니다. 경사진 Ec level에 두개의 E-k 그래프를 그려놓으셨는데, 그런데 전기장이 가해졌다고 하면 위치에따른 Ec level들과 E-k 그래프는 동일높이에서 일정하게있고, 한쪽의 E-k 그래프에서 전자만 위로 올라가야 할것같은데, 왜 Ec level 값 자체가 변하는지 궁금합니다. 수식적으로 풀어주신것은 기억하는데, 정성적으로 잘 이해가 안됩니다. 감사합니다!
1. 전기장이 외부에서 가해진 것이면, 질문한 것처럼 E-k 다이어그램에서 Ec 레벨은 동일하고, k 축의 변화만 발생하는 것이 맞습니다.
2. 지금 이 강의에서 설명하는 상황은, 외부에서 전기장이 가해진 상황은 아니고, 반도체 내부적으로 위치에너지의 차이가 발생한 상황입니다.
3. 비유하자면, 평평한 바닥에 놓여진 공에 힘을 가해서 이동시키는 것이 1번에서 말한 전기장이 외부에서 가해지는 상황입니다.
반대로 경사면이 있는 곳에 공을 올려 놓는 상황이 2번의 상황입니다. 그래서 각 위치마다 Ec 레벨(위치에너지)이 다르게 그려진 것입니다.
답변 감사합니다. 답변듣고 다시 영상을 보면서 곰곰히 생각해보니, 제 생각이 잘못된것 같다는 생각이 드는데, 8:20 에서 말씀하신것 처럼 Ec level이 경사진 것은 외부(혹은 내부)적으로 전기장이 형성된게 맞고, 이 내/외부 전기장에 의해
위치에너지 변화가 생겨 Ec가 휘어지며, E-k 곡선에서 k값 변화에 의해 값이 증가하는 상황은, 예를 들면 열에너지가 가해진 상황이라고 생각해야될까요? 즉, 경사면으로 공이 굴러내려오는건 전기장에 의한 위치에너지 변화에
따른것이고, 공(전자)이 위로 올라가는건 (예를들면) 열에너지가 가해져서 그런것이다 라고 생각하는 것이 맞을까요?
@@FreddyChol 아닙니다. 공이 어떤 경사면에 올라가는 과정이 따로 있는 것이 아니라, 여러 요인에 의해서 경사면(위치에 따른 Ec 레벨의 변화)가 생성되는 것입니다. 위치에 따라 온도가 달라진다고 위치에너지의 차이가 발생하지는 않지만, 위치에 따라 캐리어의 농도차이가 발생하기 때문에 나중에 배울 확산현상이 발생할 수는 있습니다.
네 무슨말씀인지 이해했습니다. 감사합니다. 다른 질문이긴한데 제가 말해놓고 번복해서 죄송하지만, 외부전기장이 가해져도 두개의 E-k 커브에서 Ec는 동일해야한다는게 갑자기 이해가 안되네요..만약 외부 전기장이 가해진 상황(예를들면 MOS system에서 metal에 +전압이 가해졌을때 Si 계면에서의 상황)이라면, Si의 밴드가 계면에서 아래로 휘어질텐데, 이것은 전기적 위치에너지에 의해 계면으로 갈수록 Ec가 감소한다(즉, 외부전기장에 의해서 Ec 라인이 휘어진다)가 맞는 말이 아닌가 해서요(Ec가 동일 선상에 있는게 아니라..)
@@FreddyChol 질문을 정확히 이해하기 어려운데, 아무튼 외부 전기장이 가해지면 무조건 Ec 레벨이 동일한 것이 아니라 상황에 맞게 해석하면 됩니다.
즉, 외부에서 전기장이 가해지는데, 처음 상태가 위치에 따라 전자의 위치에너지가 동일할 수도 있고 (평평한 에너지밴드) 다른 상황일 수도 있습니다 (휘어진 에너지밴드). 여기서 외부 전기장에 의해 밴드가 더 휘어질수도 있고 평평해질수도 있으니, 상황에 맞게 해석을 해야 합니다.
06:47에서 반도체 내의 전위 분포를 구할 때 hole을 기준으로 식을 유도한다면 V(x)=Ev(x)/q입니다. 이 경우, 전자를 기준으로 진행했을 때와 상이한 결과가 나온다고 생각합니다. 상이한 결과가 나오는 이유와 전자를 기준으로 전위 분포를 구해야 하는 이유가 있는지요?
이미 알고있겠지만 hole 은 가상의 입자 입니다. 고체내에 실존하는 입자는 전자 뿐입니다. 따라서 에너지밴드 다이어그램이라는 것은 오직 전자의 해석을 위해 그려진 그림이며, 거기에 홀은 어떻게 행동할지 추가적으로 고려할 뿐입니다.
@@DevicePhysics 너무 심취한 나머지 hole이 가상의 입자임을 잊고 있었네요! 감사합니다!
선생님. 7:44 지점에 E = - dV / dX 공식에서 (-) 가 붙는 이유를 잘 모르겠습니다. 양전하가 있을때 그 양전하에서 멀어지는 방향이 전계의 방향이고 전위도 멀어질수록 약해집니다. 전위와 거리에 대한 관계식에서 그 기울기를 구하면 수식으로도 (-) 가 나와서 전계의 방향은 전위가 낮아지는 방향이라는 걸 알려 주는데 왜 또 (-)를 붙이나요? 시험 전하가 (+)가 아니라 (-) 전하를 가진 전자의 경우는 거리가 멀어질수록 전위가 높아지기 때문에 (-)를 붙였다면 이해가 되긴 하는데 뭔가 알쏭달쏭 합니다. 너무 기초적 질문을 드려 죄송합니다. 여러군데 강의를 찾아보고 블로그도 여러군데를 둘러봐도 속시원한 설명이 없습니다. 가르쳐 주시길 부탁드립니다.
이미 다 알고 계십니다.
양전하가 x 축의 원점에 있다고 가정하겠습니다. 이미 알고 있듯이 양전하에서 멀어지는 방향으로 전계가 형성됩니다. x축에서 오른쪽으로 향하는 전계의 방향을 (+) 방향이라고 정의하겠습니다 .
전위는 양전하에서 멀어질수록 크기가 감소합니다. 따라서 dV/dx 는 음의 값을 가집니다. 전계(E) 는 양의 값인 상황이므로, 음의 부호를 붙여 E = -dV/dx 가 됩니다.
질문한 내용과 딱 맞지 않을수도 있는데, 기초전자기학에 대한 내용을 [기초반도체공학|0.1] 에 요약한 강의가 있으니 한번 참고 바랍니다.
@@DevicePhysics 선생님. 정말 감사합니다. 이제 알겠습니다. 전위가 약해지는 방향이 전계의 양의 방향이라는 의미이군요.
이렇게 좋은 강의를 무료로 오픈해 주시고 질문도 답해 주셔서 다시 한번 감사드립니다.
9:10 교수님 -가 붙는데 왜 좌우가 반전도
는지 이해가 안됩니다. 위 아래가 반전되는 그림이어야 하지 않나요??😂
상하반전이 된 그림이니 다시 생각해보길 바랍니다. 좌우 반전된 그림이 아닙니다.
교수님 질문이 하나 있습니다. 그 수식적으로는 이해 할 수 있는데, 이론적으로 반도체 내에서 전자의 위치에너지가 같을 때, 전기장이 없다라는게 이해가 잘 가지않습니다. 원자 하나에서 관찰할 때처럼 전자의 방향이 서로 반대에서 전기장의 세기가 같으니 서로 상쇄되서 그런건가요 ??
질문이 어떠한 의미인지 이해하기 어렵습니다. 그럼 반대로 위치에너지가 일정한 상황에서, 전기장이 생겨야 할 이유가 있나요?
교수님 안녕하세요, 마지막 장에서 x의 범위를 0부터 t까지 가정하고 Ec(t)-Ec(0) = 0.7[eV]라 한다면, V(0) = 0.7V, V(t) = 0V 가 유도되는 것인가요? 마지막 부분이 너무 이해가 안 가는데 추가 설명 좀 부탁 드립니다..ㅠㅠ
그냥 위에서 유도한 공식에 대입한 결과입니다. 즉 -q 로 나누어 주기만 하면 됩니다.
전위차(전압)은 상대적인 값이기 때문에 기준이 필요한데, x=t 인 지점을 0 V 로 (임의로) 기준을 잡은 것 뿐입니다.
안녕하세요 교수님, 질문 여쭙습니다.
EK diagram에서 제일 낮고 높은 에너지 준위만 그려서 Ec, Ev가 결정된다고 설명해 주셨습니다. 근데 제가 이해하고 있는 바로는 k의 정보가 결정방향으로 나타내는데 그러면 앞서 설명주신 내용들은 single crystal에만 적용되고 grain 마다 결정방향이 다른 polycrystal 상황에서는 적용할 수 없나요?
k 는 결정방향을 나타내지 않습니다. 여기서의 k 는 이전 챕터에서 배운 wave number 입니다.
@@DevicePhysics 답변 감사합니다! k는 wave number이자 전자의 운동량과 관련되어 있는 값으로 이해했습니다. 그런데 실리콘의 EK diagram에서 x축은 L, [111], Γ, [100], X 등으로 표시하면서 해당 물질의 결정 방향에 따른 Electric band diagram을 그리지 않나요? 그래서 만약 각 grain 마다 결정 방향이 달라진다면 설명해주셨던 바와 같이 Ec, Ev를 연속적으로 이을수가 없지 않을까 의문을 가졌습니다. 감사합니다.
@@cloud_storage 1. L, [111], Γ, [100], X 등이 방향을 뜻하는 것은 맞습니다.
2. E-k diagram 은 이론적으로 얻어지며, polycrystal 에서는 grain 의 분포를 정확히 알 수 없기 때문에 정확한 E-k diagram 을 얻는것은 불가능합니다.
그래서 보통은 일반적인 energy band 에 약간의 변화 (trap 이 추가된다거나, Eg 값을 변화)를 주어 근사하여 모델링합니다.
교수님 0:46의 energy band 다이어그램과 5:00의 에너지밴드 다이어그램 그림이 왜 다른건가요? 그림이 달라 헷갈립니다
설명하는 내용이 다른데, 무엇이 헷갈린다는 것인가요?
두번째 그림만 기울기가 있는데, 그냥 두번째 그림을 간략화한게 첫번째 그림인 건지요??
@@oo5609 아닙니다. 그냥 다른 상황에 대한 에너지밴드 다이어그램입니다.
좋은 강의 감사합니다. 반도체 내에서 전자의 위치에 따라 전자가 갖는 퍼텐셜에너지가 다를 수도 있고, 다르다면 결국 반도체 내에는 내부 전기장이 형성되어 있다는 것이고 이러한 전기장의 세기는 퍼텐셜에너지의 기울기에 비례한다는 것을 알게 되었습니다. 여기서 같은 반도체 물질 내에서 이러한 퍼텐셜에너지의 차이가 발생하는 이유는 무엇인가요?
외부에서 전압이 가해지거나, 빛이 쪼여졌거나, 위치에 따라 도핑농도가 다르거나, 온도 차이가 발생했거나 등등 이유는 디양합니다.
@@DevicePhysics 답변 감사합니다. 풍성한 한가위 되세요!
hole의 경우와 전자의 경우를 똑같이 생각하면 되나요?Ec(x)대신 Ev(x)로 해도 되나요?
1. 홀의 경우 당연히 전자와 다르게 생각해야 합니다.
2. Ec 와 Ev 는 같이 움직이므로, 바꿔서 생각해도 큰 무리는 없습니다. 다만 conduction band 에서의 전자의 위치에너지가 앞에서 배웠듯이 Ec 이기 때문에 Ec 를 기준으로 해석하는 것이 바람직합니다.
교수님 강의 잘듣고있습니다. 다만 강의에서 언급해주시는 전자기학 강의를 보려고 강의목록을 봤지만 찾지 못했습니다. 전자기학 강의를 듣고자 하는데 어디서 볼 수 있을까요? 감사합니다!
추가적으로 강의 마지막 부분에서 0.7eV가 0.7V로 단위가 바뀌는 것은 v=- E(x)/q에서 q가 전자의 전하량이기 때문이라고 보면 될까요?
[기초반도체공학|0.1] 강의를 말하는 것입니다.
안녕하세요 교수님 수업 잘 듣고 있습니다.
궁금한 게 있어 질문 드립니다.
E-field가 metal에 생기지 않는 이유가 metal 내에서 경사를 만들어 낼 수 없어서(전위차가 존재하지 않아서 근본적으로 band gap이 없고 conduction band 와 valence band가 맞닿아 있어서) 때문이 맞는 것 인가요?
추가로 insulator의 단순 역할은 E-field를 받아주는 역할(?) 경사를 만들어주는 역할이라고 생각해도 될까요?(전류가 흐를 수 없으므로)
제가 이해한 게 맞는 지 궁금합니다!
교수님 강의들로 정말 많은 도움이 되고 있습니다 감사합니다 (__)
'도체 내부 전기장' 이라고 구글에서 검색하면 잘 설명된 자료들이 많습니다. 제가 댓글에서 간략히 설명하는것보다는 그 자료들을 참고하면 더 이해가 빠를것 같습니다.
전기장이 0 이 되는 이유는, 도체 표면에 대전된 전하 때문에 발생하는 내부전기장이 외부전기장을 상쇄하기 때문입니다.