한빛출판네트워크

상세한 풀이 과정, 깊이 있는 분석으로

반도체의 핵심 원리와 지식을 익힌다!

이 책은 반도체의 기본 지식을 폭넓고 깊이 있게 학습하고자 하는 반도체 분야 전공자와 실무자를 위한 책으로, 반도체 물리와 소자에 대한 기초를 제대로 세울 수 있도록 구성하였다. 이 책의 가장 큰 특징은 장마다 J=Q'Nv라는 일관된 컨셉으로 학습의 전체적인 구성과 흐름을 설명하는 것이다. 이를 통하여 단순히 외우는 학습이 아니라, 원리를 이해하고 분석적으로 사고하는 방법을 배우게 될 것이다.

또한 수식의 의미를 잘 파악할 수 있도록 유도 및 풀이 과정을 자세히 설명하였으며, 눈에 보이지 않는 원자나 전자의 흐름을 상상할 수 있도록 컬러 그림을 활용하였다. 특히, 수식을 ‘어렵고 복잡한 기호’가 아니라 ‘상세한 의미가 담긴 압축된 서술’로 이해할 수 있도록 설명하였다.

CHAPTER 01 원자 배열 구조와 반도체

이 장의 구성과 학습 내용

1.1 전기전도도와 반도체 : J=ΣQ'Nv

1.2 원자 배열의 주기성과 결정성 반도체

1.3 3차원 주기 결정 구조와 단위셀

1.4 결정성 반도체의 방향과 결정면

1.5 주기적 원자 배열 구조와 역격자 공간

1.6 주기적 원자 배열 구조의 결정결함

연습문제

CHAPTER 02 반도체 특성 이해를 위한 양자역학 기초

이 장의 구성과 학습 내용

2.1 양자역학의 기초

2.2 슈뢰딩거 파동방정식

2.3 슈뢰딩거 파동방정식의 응용

2.4 수소원자 모델 : 3차원 파동방정식을 이용한 원자 내 전자의 특성

2.5 보어의 수소원자 모델과 준-양자역학적 해석

연습문제

CHAPTER 03 결정성 반도체의 에너지 대역 형성과 이동전하

이 장의 구성과 학습 내용

3.1 결정성 반도체의 에너지 대역 형성

3.2 전도대역과 가전자 대역 : 전자와 정공의 정의

3.3 에너지 밴드갭에 따른 전자 재료의 분류

3.4 결정성 반도체의 에너지 상태밀도함수

3.5 전자와 정공의 분포함수 : f(E)

연습문제

CHAPTER 04 열평형 상태의 반도체 : 전자와 정공의 농도 표시와 조절

이 장의 구성과 학습 내용

4.1 전자와 정공농도 : 의미와 표시 방법

4.2 순수 반도체와 순수 캐리어 농도

4.3 불순물 주입에 의한 캐리어 농도 조절

4.4 불순물의 이온화와 다수 캐리어의 생성

4.5 불순물 주입 반도체의 전자와 정공농도

4.6 반도체의 불순물 농도와 페르미 준위

4.7 열평형 상태의 페르미 준위분포 : EF(x)

연습문제

CHAPTER 05 전하의 이동과 전류 형성 : 전류 관계식

이 장의 구성과 학습 내용

5.1 전계에 의한 드리프트 전류와 이동도

5.2 농도 불균일에 의한 확산전류와 확산계수

5.3 드리프트-확산 모델과 전류식

5.4 전류식의 응용 : 내부전계와 아인슈타인 관계식

5.5 홀 효과를 이용한 반도체의 특성 측정

연습문제

CHAPTER 06 과잉 캐리어의 생성과 재결합

이 장의 구성과 학습 내용

6.1 과잉 캐리어의 생성과 재결합

6.2 결함준위를 통한 생성과 재결합

6.3 과잉 캐리어의 공간분포와 시간적 변화 : 연속방정식

6.4 균일 도핑된 중성영역의 과잉 캐리어 : 켤레전하 전송방정식

6.5 유사 페르미 준위와 캐리어 농도

6.6 과잉 캐리어 특성 분석 : 쇼클리-헤인즈 측정법

연습문제

CHAPTER 07 pn 접합의 형성과 에너지 대역도

이 장의 구성과 학습 내용

7.1 반도체 접합의 종류

7.2 pn 접합의 형성과 열평형 상태

7.3 열평형 상태의 특성과 에너지 대역도

7.4 인가전압과 pn 접합의 특성 변화

7.5 pn 접합의 접합 정전용량

연습문제

CHAPTER 08 pn 접합 다이오드의 전류-전압 특성

이 장의 구성과 학습 내용

8.1 이상적인 pn 접합 다이오드의 전류-전압 특성

8.2 공간전하영역의 열생성과 재결합 전류

8.3 pn 접합 다이오드의 역방향 접합붕괴 현상

8.4 pn 접합 다이오드의 소신호 등가회로

8.5 전하제어 모델과 과도응답 특성 해석

연습문제

CHAPTER 09 반도체 이종접합과 금속-반도체 접합의 특성

이 장의 구성과 학습 내용

9.1 이종접합과 에너지 대역도

9.2 이종접합 다이오드의 전류-전압 특성

9.3 금속-반도체 접합의 종류

9.4 정류형 금속-반도체 접합의 특성

9.5 저항성 금속-반도체 접합의 특성

연습문제

CHAPTER 10 바이폴라 트랜지스터의 전류-전압 특성

이 장의 구성과 학습 내용

10.1 바이폴라 트랜지스터의 구조와 동작 원리

10.2 중성영역의 과잉 소수 캐리어 농도분포

10.3 바이폴라 트랜지스터의 전류-전압 특성

10.4 실제 바이폴라 트랜지스터의 전류-전압 특성

10.5 바이폴라 트랜지스터의 등가 모델

연습문제

CHAPTER 11 MOS 구조의 전기적 특성

이 장의 구성과 학습 내용

11.1 MOS 구조의 전기적 특성

11.2 전압이 인가된 MOS 구조의 에너지 대역도

11.3 게이트 전압과 기판 전하량(QS)의 변화

11.4 MOS 구조의 임계전압과 일함수

11.5 MOS 구조의 정전용량 변화(C-V) 특성

연습문제

CHAPTER 12 MOSFET의 전류-전압 특성

이 장의 구성과 학습 내용

12.1 MOSFET의 전류-전압 특성

12.2 MOSFET의 전류-전압 관계식과 전달 컨덕턴스

12.3 포화영역 채널길이 변조효과와 기판전압 효과

12.4 약한 반전 상태의 드레인 누설 전류와 기울기

12.5 MOSFET의 소신호 등가회로 모델

12.6 큰 드레인 전압이 인가된 MOSFET의 특성

12.7 기생 BJT와 MOSFET의 전기적 특성

12.8 MOSFET의 특성변수 추출 방법

12.9 MOSFET의 소형화로 인한 특성 변화

연습문제

CHAPTER 13 접합형 전계효과 트랜지스터의 전류-전압 특성

이 장의 구성과 학습 내용

13.1 접합형 전계효과 트랜지스터의 구조와 동작

13.2 접합형 전계효과 트랜지스터의 전기적 특성

13.3 포화영역의 유효채널길이 변조현상

13.4 소신호 특성과 소신호 등가회로

13.5 이종접합 고이동도 전계효과 트랜지스터

연습문제

CHAPTER 14 반도체 광소자

이 장의 구성과 학습 내용

14.1 광검출 소자의 구조와 동작 원리

14.2 태양전지의 구조와 동작 원리

14.3 발광 소자의 구조와 동작 원리

연습문제

① 1~2장：반도체 특성 이해를 위한 기초

반도체를 구성하는 원자 배열 구조, 전자의 특성을 이해하기 위한 양자역학 기초를 다룬다.

② 3~4장：에너지 대역 형성과 캐리어 농도

주기적 원자 배열 구조 반도체의 에너지 대역 형성, 열평형 상태의 전자와 정공 농도를 결정하는 요소, 도핑으로 농도를 조절하는 방법을 다룬다.

③ 5~6장：전류의 형성과 연속방정식

반도체에 전압이 인가된 경우 드리프트 전류와 확산 전류의 형성 과정, 이동도에 대해 설명한다. 캐리어 농도의 공간적 분포와 시간에 따른 변화를 지배하는 연속방정식과 응용에 대해 다룬다.

④ 7~9장：접합의 형성과 전류-전압 특성

반도체와 집적회로를 구성하는 핵심 요소인 pn 접합, 금속-반도체 접합, 이종접합에 전압이 인가되었을 때 에너지 대역도의 변화와 전류-전압 특성의 변화에 대해 다룬다.

⑤ 10~13장：트랜지스터의 구조와 전기적 특성

증폭 기능이 있는 3단자 트랜지스터의 구조와 동작 원리, 전류-전압 특성을 학습한다. 바이폴라 트랜지스터(BJT), 절연 게이트를 이용한 MOSFET, 접합형 게이트를 이용한 JFET/MESFET을 깊이 있게 다룬다.

⑥ 14장：광소자의 특성

반도체를 이용한 광신호를 전기적 신호로 변환하는 광검출 소자, 태양에너지를 전기에너지로 변환하는 태양전지, 전기에너지를 빛으로 발생하는 발광 소자의 구조와 핵심 동작 원리를 다룬다.