Schottky Contact

본 내용은 " Schottky Contact " 의 원문 자료에서 일부 인용된 것입니다. 2023.05.14

문서 내 토픽

• 1. Schottky Contact의 정성적 설명

  n형 반도체에 대한 Schottky Contact의 형성 원리를 정성적으로 설명하였습니다. Homo-Junction과 Hetero-Junction의 개념을 설명하고, MS-Junction인 Schottky-Junction의 특성인 Rectifying 특성과 Ohmic 특성을 설명하였습니다. 또한 Metal과 Semiconductor의 접합에 따른 Energy Band Diagram을 통해 Schottky Barrier Height와 Built-In Potential의 개념을 설명하였습니다.

• 2. Schottky Contact의 정량적 설명

  n형 반도체에 대한 Schottky Contact의 경우, 푸와송 방정식을 풀이하여 열평형 상태에서의 에너지 다이어그램을 그림으로 나타내었습니다. MS contact의 rectifying 특성을 가지는 경우에 대해 수식 전개를 하였고, depletion region에서의 Charge Density와 E-field, Potential 등을 구하였습니다.

• 3. Schottky Contact의 동작 모드

  Schottky Contact(n형 반도체)에 Forward Bias와 Reverse Bias가 인가되었을 경우의 에너지 밴드 다이어그램을 그림으로 나타내고, 그에 따른 수송자 전송 현상을 설명하였습니다. Reverse Bias에서는 전류가 잘 흐르지 않고 Forward Bias에서는 전류가 잘 흐르는 정류 작용의 특성을 설명하였습니다.

• 4. Schottky Diode의 I-V 방정식

  Schottky Diode(n형 반도체)의 I-V 방정식을 유도하고, I-V 특성 곡선을 Linear Scale과 Semi-Log Scale로 그렸습니다. Thermionic Emission에 대한 수식을 전개하여 전류밀도와 전체 전류에 대한 식을 도출하였습니다.

• 5. Bias Voltage 크기에 따른 Schottky Diode의 동작 상태 설명

  Schottky Diode의 'Log I - V' 특성 곡선을 분석하여, Forward Bias 영역에서 인가전압의 크기에 따라 다른 기울기를 가지며 전류가 증가하는 이유를 에너지 밴드 다이어그램을 통해 설명하였습니다. 각 전압 영역에서의 주된 수송자 전송 메커니즘을 설명하였습니다.

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• 1. Schottky Contact의 정성적 설명

  Schottky Contact은 금속과 반도체 사이의 접합으로, 금속의 일함수와 반도체의 전자친화도 차이로 인해 형성되는 접합입니다. 이 접합에서는 금속의 페르미 준위와 반도체의 페르미 준위가 일치하도록 에너지 밴드가 구부러지게 됩니다. 이로 인해 금속과 반도체 사이에 장벽이 형성되며, 이 장벽을 전자가 넘어가기 위해서는 일정 에너지가 필요합니다. 이러한 Schottky Contact의 특성은 다이오드, 트랜지스터 등 다양한 반도체 소자에 활용되고 있습니다.

• 2. Schottky Contact의 정량적 설명

  Schottky Contact의 정량적 특성은 다음과 같이 설명할 수 있습니다. 금속과 반도체 사이의 접합에서 형성되는 장벽 높이는 금속의 일함수와 반도체의 전자친화도 차이로 결정됩니다. 이 장벽 높이는 다이오드의 순방향 전압강하와 역방향 누설전류에 영향을 미칩니다. 또한 접합 면적과 도핑 농도에 따라 공핍층 폭이 달라지며, 이는 다이오드의 정전 용량과 스위칭 속도에 영향을 줍니다. 따라서 Schottky Contact의 정량적 특성을 이해하는 것은 반도체 소자 설계에 매우 중요합니다.

• 3. Schottky Contact의 동작 모드

  Schottky Contact은 크게 순방향 동작 모드와 역방향 동작 모드로 구분할 수 있습니다. 순방향 동작 모드에서는 금속에서 반도체로 전자가 주입되어 전류가 흐르게 됩니다. 이때 전압강하가 작아 효율적인 전류 주입이 가능합니다. 반면 역방향 동작 모드에서는 반도체에서 금속으로 전자가 주입되어 누설전류가 흐르게 됩니다. 이때 누설전류는 Schottky 장벽 높이와 공핍층 폭에 의해 결정됩니다. 따라서 Schottky Contact은 다이오드, 트랜지스터 등 다양한 반도체 소자에서 중요한 역할을 합니다.

• 4. Schottky Diode의 I-V 방정식

  Schottky Diode의 전류-전압(I-V) 특성은 다음과 같은 방정식으로 표현할 수 있습니다: I = Is(exp(qV/nkT) - 1) 여기서 I는 다이오드 전류, Is는 포화 전류, q는 전자 전하량, V는 인가 전압, n은 이상 계수, k는 볼츠만 상수, T는 절대 온도입니다. 이 방정식은 Schottky 장벽 높이, 도핑 농도, 접합 면적 등 다양한 물리적 파라미터에 의해 결정됩니다. 따라서 Schottky Diode의 I-V 특성을 이해하면 소자 설계 및 동작 분석에 활용할 수 있습니다.

• 5. Bias Voltage 크기에 따른 Schottky Diode의 동작 상태 설명

  Schottky Diode의 동작 상태는 인가되는 바이어스 전압의 크기에 따라 달라집니다: 1. 순방향 바이어스: 금속 전극에 양의 전압이 인가되면 Schottky 장벽이 낮아져 전자가 금속에서 반도체로 쉽게 주입됩니다. 이때 다이오드는 낮은 전압강하로 전류가 잘 흐르는 도통 상태가 됩니다. 2. 역방향 바이어스: 금속 전극에 음의 전압이 인가되면 Schottky 장벽이 높아져 전자의 주입이 어려워집니다. 이때 다이오드는 높은 저항 상태가 되어 누설전류만 흐르게 됩니다. 3. 항복 전압 이상: 역방향 바이어스가 더 증가하면 Schottky 장벽이 터널링을 허용하는 수준까지 높아져 급격한 전류 증가가 발생합니다. 이를 항복 현상이라 하며, 이때 다이오드는 파괴될 수 있습니다. 따라서 Schottky Diode의 동작 상태를 바이어스 전압에 따라 정확히 이해하는 것이 중요합니다.