1. 공핍 근사 (Depletion Approximation)
ㅇ 반도체 내 공핍층의 전하 분포를 단순화하여 해석하는 근사 방법
- 주로, PN 접합의 공간전하영역에서 전위, 전기장 및 전압 분포를 계산할 때 사용
- 특히, 공핍층을 이동 캐리어가 없는 영역, 그 밖을 전기적으로 중성인 영역으로, 단순 분리 간주함
2. 공핍 근사의 주요 가정
① 공핍층 내 => 이동 전하 없음
- 공핍층 내 이동 전하(반송자)가 없다고 가정 (즉,자유 캐리어 무시)
. 고정된 불순물(도펀트) 이온 만이 남게됨
. 따라서, 공핍층에는 공간전하(Space Charge)가 형성됨
② 공핍층 경계 영역 => 급격한 경계 (abrupt junction approximation)
- 경계면(공간전하영역과 중성영역 사이)에서 급격한(Abrupt) 경계를 갖음
③ 공핍층 밖 => 전기적 중성
- 벌크(bulk) 영역에서 전하 극성이 중성(Neutral)이라고 가정
. 전자와 정공 및 도펀트 전하가 서로 보상되어 순 전하가 0이라고 가정
※ 공핍 근사 특징
- 온도가 낮을수록, 공핍 근사가 잘 맞음
- 온도가 높을수록, 공핍층 내 열적 교란(EHP 생성)을 무시할 수 없기 때문에 덜 근사적임
3. 공핍 근사의 결과
ㅇ 실제 반도체의 복잡한 캐리어 분포를 단순한 공간전하 분포로 근사 가능
ㅇ 이에따라, Poisson 방정식을 이용하여,
- 전하 밀도, 전기장, 전위, 공핍층 폭, 내부 전위 등을,
- 비교적 간단하게 계산할 수 있음