PN 접합

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P-N 접합(P-N junction)은 N형 반도체P형 반도체를 정밀하게 접촉시켜서 만들 수 있다. 접합(면)이라는 말은 이 두가지 반도체가 만나는 부분을 가리킨다. P형과 N형의 경계부분은 다음 그림과 같이 생각할 수 있다.

A silicon p-n junction with no applied voltage.
A silicon p-n junction with no applied voltage.

P-N 접합은 현대 전자공학에서 유용하게 사용할 수 있는 성질을 가지고 있다. P형 반도체나 N형 반도체나 모두 전도율이 좋다. 하지만, 이 둘 사이의 접합면은 그렇지 않다. 이 전도율이 떨어지는 접합면을 고갈영역(depletion zone)이라고 하며, P형 반도체의 운반자인 양공과, N형 반도체의 운반자인 전자가 서로 끌어당겨서 재결합하면서 없어지기 때문에 생긴다. 이 전도율이 떨어지는 부분을 을 이용해서 다이오드를 만든다. 다이오드는 한쪽 방향으로는 전류가 흐를 수 있지만, 다른쪽 방향으로는 전류가 흐르지 않는 소자이다. 이런 특성은 정방향 바이어스역방향 바이어스를 이용해서 설명한다. 여기서 바이어스라는 말은 P-N접합에 전압을 걸어주는 것을 뜻한다.

[편집] 정방향 바이어스

정방향 바이어스는 다음 그림과 같이 P형부분에 +전압을, N형부분에 -전압을 걸어주는 경우이다.

A silicon p-n junction in Forward-bias.
A silicon p-n junction in Forward-bias.

이렇게 하면, P영역에 있는 양공과, N영역에 있는 전자가 접합면 쪽으로 끌려온다.(P영역에 걸린 양전하가 양공을 밀어내고, N영역에 걸린 음전하가 전자를 밀어낸다) 따라서 당연히 고갈영역의 폭이 줄어들게 된다. 이렇게 되면, P-N접합면의 전위 장벽(potential barrier)가 줄어들고, 전기저항이 낮은 값이 된다.

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