Excess Carrier, Excess Electron, Excess Hole   과잉 반송자, 과잉 캐리어, 과잉 전자, 과잉 정공

(2022-03-05)

Excess Minority Carrier, 과잉 소수 반송자


1. 과잉 반송자 (Excess Carrier)반도체에서, 외부 자극(열적 자극,광 펌핑,캐리어 주입 등)에 의해 ,
     열적 평형상태로부터 벗어난 반송자 (δn,δp)

     -  n = no + δn,  p = po + δp  

  ※ 과잉 반송자시간,공간에 따라 그 농도가 바뀌는 특성의 이해가 중요함
     - 이는 많은 반도체 소자들의 동작 해석에 기본이 됨
        . 통상, 과잉 생성된 캐리어는, 재결합 등에 의해 열평형상태로 복귀하나,
        . 반도체 소자에, 의도적(바이어스 인가 등)으로, 과잉 캐리어를 지속 주입시키면서 동작시킴


2. 과잉 반송자 농도상태별 구분열 평형 상태 ( np = nopo = ni2 )
     - 순 반송자 농도들이 시간에 따라 변하지 않음 (농도 일정)
        .  n(t) = no   (δn = 0)
           ..  생성률 = 재결합률 (Gno = Gpo = Rno = Rno)
           ..  외부로부터 소수 반송자 주입 없음

  ㅇ 비 평형 상태 ( np ≠ ni2 )
     - 순 반송자 농도들에 변화가 있음 (광 흡수 여기, 소수 반송자 주입 등)
        .  생성률 ≠ 재결합률

     - 과도 상태 :  n(t) = no + δn ≠ 일정  (δn : 과도적 생성 후 소멸)

     - 정상 상태 :  n(t) = no + δn = 일정  (δn : 시간 무관 일정)
        . 시간 무관하게 일정 비율생성과 재결합 유지


3. 과잉 반송자의 외부로부터 주입 수준별 구분  (☞ PN 접합 등 참조)

  ㅇ 고 수준 주입 (high-level injection) 
     - 과잉 소수 반송자 농도열평형 다수 반송자 농도와 비슷한 정도
        .  δn ≒ po (p형) 또는 δp ≒ no (n형)

  ㅇ 저 수준 주입 (low-level injection) : 실제 응용에서 보다 많이 쓰임
     - 과잉 소수 반송자 농도열평형 다수 반송자 농도 보다 훨씬 작은 정도
        .  δn << po (p형) 또는 δp << no (n형)


4. 비 평형상태 하 과잉 반송자 농도 관계식

  ㅇ 비평형상태 과잉반송자 농도
     

  *  준 페르미 레벨 (Quasi Fermi Level) : EFp, EFn
     - 진성 페르미 레벨 EFi열평형상태 하에서 만 의미가 있음
        . 따라서, 여기된(excited) 비평형상태 하의 과잉 반송자 해석에 준 페르미 레벨 사용

반도체 전하 이동
   1. 전하 이동   2. 표동(Drift)   3. 확산(Diffusion)   4. 확산 계수   5. 연속방정식,확산방정식   6. 확산 전류   7. 과잉 반송자   8. 쌍극 이동 방정식  


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