Breakdown, Yielding   항복

(2021-12-06)

Breakdown Voltage, 항복 전압, Avalanche 항복, Zener 항복, 사태 (沙汰/砂汰)

1. 항복 (Breakdown 또는 Yielding) 현상

  ㅇ 어느 한계를 넘었을 때, 급격한 변화를 일으키는 현상

  ㅇ [재료]   항복 (降伏) (Yielding)
     - 재료하중에 견디어내다가 최종적으로 항복하며, 파손 또는 파괴(Fracture)되는 형태

  ㅇ [전기계/반도체]  항복 (降伏) (Breakdown)
     - 어느 임계 전류/전압을 초과하면, 소자 내 갑작스런 큰 전류가 흐르게되는 파괴적 현상
        . 절연 파괴 (절연체 내 급격한 큰 전류 흐름으로 손상/녹임/태움/소실)
        . 반도체 소자 내 항복 현상
        . 기체 방전 (번개) 


2. [반도체]  항복 전압 (Breakdown Voltage)다이오드 또는 트랜지스터파괴되기전 견딜 수 있는 역방향 전압의 최대 한계

  ㅇ 어떤 특정 역방향 전압에서, 역방향 전류가 급격히 증가되는 지점       ☞ 최대 역누설전류
     - 높은 역방향 전압에서 큰 역방향 전류가 흐르게되고, 
     - 이때, 과도한 이 발생하여 다이오드파괴됨
     - 이의 방지책으로는, 다이오드 등에 직렬 저항을 첨가하는 등의 조치가 가능함

  ㅇ 통상, 일반 다이오드파괴 항복전압은, 50 [V] 이상 임


3. [반도체]  항복(Breakdown)의 종류

  ㅇ Zener 항복 (~ 5 V 미만)  :  터널링 효과 (Tunneling Effect)에 의함
     * 합금형 접합이나 고 농도 도핑 조건 하의 접합에서 주로 발생
     - 의도적으로 불순물 도핑을 많이 시킨 pn 접합에서, 
        . 내부 전위 장벽이 크게 낮아져서,
        . 터널링 작용을 통한 항복 현상이 발생됨
     - 즉, pn 접합의 p측 가전자대에서 n측 전도대로 직접 터널링될 정도로,
        . 충분한 역방향 전압이 인가된 경우에,
        . 비록, 공핍영역이 크게 증가되지 못하지만,
        . 내부 전위 장벽 폭이 감소하여 전자 터널링 현상이 발생됨

  ㅇ Avalanche 항복 (5 ~ 250 V 정도)  :  사태 증배 (Avalanche Multiplication)에 의함
     * 상대적으로 저 농도 도핑 하에서도, 매우 높은 역방향 전압 인가할 때 발생 
     - 매우 높은 전기장 에너지 공급에 의해 (역방향 바이어스 하), 
        . 공간전하영역(공핍층)에서, 
        . 소수 캐리어의 결정 원자와의 충돌에 의해, (충돌 이온화)
        . 전자-정공 쌍이 연이어 만들어짐
     - 역방향 전압이 증가할수록, 
        . 소수 캐리어는 더욱 빠르게 이동하여 결정 원자와 더욱 많은 충돌로,
        . 전류 반송자를 급격하게 증대시킴(사태 증배됨)
     - 이때, 흐르는 역방향 전류를 제한하지 않으면, 다이오드가 영구 손상을 입음

   ㅇ 비교
      

  ※ [참고] 항복 현상의 응용
     - 항복전압에서 사용되도록 설계다이오드Zener Diode 참조
        . 주요 용도 : 단순한 전압조정기 등에 쓰임
     - 사태 증배 메커니즘에 의한 다이오드 : IMPATT 다이오드


[반도체 기초] 1. 진성 반도체 2. 불순물/보상 반도체 3. 전자 4. 정공 5. 유효 질량 6. 질량 작용 법칙 7. 도너,억셉터 8. 항복전압 9. Si Ge 비교
  1.   기술공통
  2.   기초과학
  3.   진동/파동
  4.   전기전자공학
        1. 전기전자공학
        2. 전기 (Electricity) 이란?
    1.   디지털공학
    2.   신호 및 시스템
    3.   회로해석
    4.   전자기학
    5.   초고주파공학
    6.   반도체
          1. 반도체
      1.   도체 전도성
      2.   반도체 기초
        1.   1. 진성 반도체
            2. 불순물/보상 반도체
            3. 전자
            4. 정공
            5. 유효 질량
            6. 질량 작용 법칙
            7. 도너,억셉터
            8. 항복전압
            9. Si Ge 비교
      3.   반도체 재료
      4.   반도체 에너지밴드
      5.   반도체 에너지준위
      6.   반도체 평형상태
      7.   반도체 전하 이동
      8.   반도체 접합
      9.   다이오드
      10.   트랜지스터
      11.   집적공정
    7.   전자회로
    8.   전기공학
    9.   자동제어
    10.   전자공학(기타일반)
  5.   방송/멀티미디어/정보이론
  6.   통신/네트워킹
  7.   정보기술(IT)
  8.   공학일반(기계,재료등)
  9.   표준/계측/품질
  10.   기술경영

 
        최근수정     요약목록     참고문헌