Shockley Diode Equation   쇼클리 다이오드 방정식

1. 쇼클리 다이오드 방정식

  ㅇ 다이오드의 pn 접합 양단에서, 전류 전압의 지수 의존성 관계를 보여주는, 관계식
       
[# I = I_S \left[ e^{(V/nV_T)} - 1 \right]#]
           

  ㅇ 관계식 내 항목별 설명
     -  
[# V_T = \frac{kT}{q} #]
: 열전압 (Thermal Voltage)
        . 실온 20℃에서 약 25 [mV], 25℃에서 약 26 [mV]
        . k = 1.38 x 10-23 [J/K] : 볼츠만 상수
        . q : 전자 전하량 [C] (1.602 x 10-19 [C])

     -  
[# I_S = A q n^2_i \left( \frac{D_p}{L_pN_d} + \frac{D_n}{L_nN_a} \right) #]
 : 포화전류 (Saturation Current)
        . ni : 진성 캐리어 농도
        . Dp, Dn : 확산계수 (Diffusion Coefficient)
        . Lp, Ln : 확산거리 (Diffusion Length)
        . q = 1.60 x 10-19 [C] :  전자 전하량
        . Na, Nd : 도핑 농도

        . 결국, 포화전류는, 
           .. 공정 조건 및 접합 면적에 따라 달라짐
           .. 전형적인 값 : 10-15 ~ 10-13 A 정도

     - n (1 ≤ n ≤ 2) : 방출 계수 또는 이상 계수라고 하며, 정공 및 전자의 재결합을 반영
        . 매우 낮은 전류에서는 재결합이 중요하므로 n ≒ 2, 높은 전류에서는 n ≒ 1 
        . 통상, n = 1 로 가정 함


2. 바이어스 하의 다수 캐리어 및 소수 캐리어 농도 분포 및 전류