Drift, Drift Velocity, Carrier Mobility, Drift Current   표동, 드리프트, 이동도, 전하 이동도, 표동 전류

(2021-03-16)

전하 표동, 캐리어 이동도, 반도체 이동도


1. 표동 (Drift,드리프트) : 순 움직임

  ㅇ 개별적으로는 빠르고 산만하고 무질서한 듯하나, 
     평균적으로는 질서있게 완만하게 움직이는 경향

  ㅇ 例) 
     - 부품열화,온도변화 등 여러 요인이 결합된 경년변화(Aging)에 따른 특성치(측정치) 변동 
     - 반송파 주파수의 이상적인 위치에서 드리프트/틀어짐 (주파수 옵셋)
     - 결정전하 표동
     - 자동차 바퀴의 매우 빠른 회전에도 몸체는 미끌리는듯 천천히 움직이는 주행 형태 등


2. 전하 표동 (Charge Carrier Drift) => 전류 현상의 일종물질전하이동 현상(표동,확산) 중 하나
     - 전계 또는 전위차에 의한 전하 입자의 순 움직임                    ☞ 전도성 참조
        . 결정 내 불완전한 결정결함,불순물 등에 의한 전하 입자들의 충돌에 의해,
        . 입자들이 일정한 `평균적인 이동 속도`를 갖게되는 반송자(carrier)들의 흐름

  ㅇ 표동 파라미터
     - 대표 파라미터 : 이동도(μ [㎠/(V sec)])
     - 관련 파라미터 : 전도율(σ [S/m]), 캐리어농도(n,p [개/㎤]) 등
  

3. 전하 표동 용이성 => 이동도 (Carrier Mobility)  μpn

  ㅇ 이동도 단위 : [㎠/(V s)]
     - 단위 전계전하속도 : μ [㎠/(V s)] = v / E [㎝/s]/[V/㎝]

  ㅇ 반도체 등 결정 내에서 전하 입자의 움직임이 쉬운 정도  
     - 전계에 의해 물질전하 입자(전자,정공)가 원자들과의 충돌 등에도 불구하고
       얼마나 잘 이동할 수 있는가를 나타내는 파라미터
        . 전자 이동도 : μn = σ/ e n
        . 정공 이동도 : μp = σ/ e p

     * 반도체 전자 이동도 例 : Si 1500 < Ge 3900 < GaAs 8500 [㎠/(V s)]

  ㅇ 반도체에서 이동도 측정
     - 시편의 다수 반송자 농도(n 또는 p) 및 전도율 σ(또는 저항률 1/ρ)을 측정하여 계산

  ※ 금속반도체전자 이동도 비교
     - 금속(~수 십)이 반도체(수 천) 보다 전자 이동도는 낮음 
     - 그러나, 자유전자 개수가 많아 금속전도율은 휠씬 높음


4. 전하 표동 속도 => 평균 표동 속도 (Average Drift Velocity)전계에 의해, 결정 내 전하들이 충돌,산란,가속이 일어나서,
     에너지를 잃고,얻는 과정이 되풀이되며, 평균적인 표동 속도를 갖음
     - 정공 :   vd,p = μp E
     - 전자 :   vd,n = -μn E


5. 전하 표동 흐름률 => 표동 전류 밀도 (Drift Current Density)

  ㅇ 표동으로 인해 발생되는 전류밀도
     정공전자 표동 전류밀도
     - 정공 :   Jp|drift = ρpvd = (ep)vdp = eμpp E
     - 전자 :   Jn|drift = ρnvd = (-en)vdn = eμnn E

  ㅇ 전체 표동 전류밀도
     -   Jdrift = e(μnn + μpp) E


6. 전하 표동 능력 => 전도율 (Electrical Conductivity) σ

  ㅇ 전기가 얼마나 잘 흐르는 능력 (전도성)              ☞ 옴 법칙 ({# \mathbf{J} = \sigma \mathbf{E} #}) 참조
     -   σ = e(μnn + μpp)



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