[02] P-N junction

위키피디아에서는 pn junction을 다음과 같이 정의하고 있다.

A p-n junction is a boundary or interface between two types of semiconductor material, p-type and n-type, inside a single crystal of semiconductor.

앞에서 실리콘(Si)에 불순물을 첨가해서 P와 N형으로 도핑한 것을 붙입니다. 그러면 [그림1]과 같이 중간에서는 diffusion에 의해서 합쳐지지만 나머지 정공과 전자는 각자 위치에 있는 것을 볼 수 있습니다. 또한 이러한 PN접합은 한쪽으로만 전류가 흐르는 다이오드와 동일한 것을 볼 수 있습니다.

pn junction을 동작하기 위해서는 forward bias와 reverse bias를 구분해야 합니다. [그림3]과 [그림4]의 차이점은 전압을 인가하는 방향이 반대인 것을 볼 수 있습니다.

[그림3]과 같이 전압을 인가하면 P형과 N형의 majority carrier는 반대로 이동하려고 합니다. 그러면서 전자 이동방향의 반대로 전류가 흐르는 것을 볼 수 있습니다.

[그림4]는 전압을 반대로 인가하자 majority carrier들이 양 끝으로 모이면서 전류가 안흐르는 상태가 됩니다. 또한 depletion region의 면적이 넓어지는 것도 볼 수 있습니다. 하지만 역전압을 일정 크기 이상으로 인가하면 breakdown으로 인해 pn junction에 강한 전류가 흐르게 됩니다.