PN 접합
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P-N 접합(P-N junction)은 N형 반도체와 P형 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.
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 공핍영역(depletion zone)이라고 하며, P형 반도체의 운반자인 정공과, 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 바이어스와 역방향 바이어스를 이용해서 설명한다. 여기서 바이어스라는 말은 P-N접합에 전압을 걸어주는 것을 뜻한다.
전 작업자가 전도도가 떨어지는 영역이라고 표현했지만 이것은 결과적인 의미해석이고 전기적인 장벽은 전자의 균일화 엔트로피때문에 일어납니다.
정공이라고 불리는 것이 전자가 없는 부분이라는것을 생각할때 p형 반도체는 전자의 밀도가 낮은상태이고 n형반도체는 전자의 밀도가 높은 상태가 됩니다. 이상태에서 접합된다면 두 반도체의 전자밀도가 같아지려는 현상을 보일것이고 결과적으로 정공과 전자는 각각 반대쪽 반도체로 넘어가게됩니다. 하지만 각각의 반도체는 원래상태(전자와 정공이 넘어가지않은상태)가 안정된상태이기에 이 현상은 접합면에 n->p의 방향을 가지는 전기장을 만들며 이 전기장이 역전압이 됩니다.
[편집] 정방향 바이어스
정방향 바이어스는 다음 그림과 같이 P형부분에 +전압을, N형부분에 -전압을 걸어주는 경우이다.
이렇게 하면, P영역에 있는 정공과, 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.
