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담당교수 : 김태환 (소속: 융합전자공학부)
강의시간 : 월 14:30-16:00 (H27-0204)수 14:30-16:00 (H27-0204)
Office : 공업센터별관 503-1
Office hour : 수요일 10:00 ~ 12:00
수업조교 : 이남현([email protected], Tel : 2220-0354)
E-mail : [email protected]
반도체소자2014학년도 2학기
Introduction
교재및수업안내
Main text :
Solid State Electronic Devices – Sixth edition
Ben G. Streetman and Sanjay Banerjee (Prentice-Hall International Editions)
참고문헌
Introduction to solid state physics
Kittel, Charles (Wiley)
Semiconductor physics and devices : basic principles
Neamen, Donald A (McGraw-Hill)
An introduction to Semiconductor devices
Neamen, Donald A (McGraw-Hill)
Introduction
수업목표
결정체의성장과반도체결정성장에대한이해
원자와전자에대한이해및양자역학의이해
에너지대역과반도체에서의전하캐리어에대한이해
반도체의과잉캐리어에대한이해
p-n 접합에대한이해
고체전자물리개론의반도체소자에응용에대한고찰
Introduction
교과목개요
고체전자물리학에대한고찰은반도체소자의유용한응용가능성때문
에대단히흥미를가짐
결정체의성장과반도체결정성장을논의
원자와전자에대한양자역학적접근을습득하고에너지대역과반도체
에서의전하캐리어에대하여논의
반도체에서의과잉캐리어를논의
p-n 접합과 금속-반도체접합의특성을논의
고체전자물리개론에서습득한지식을바탕으로반도체소자에응용을
논의
Introduction
강의내용 I
1주반도체소자입문, 결정체성질과반도체결정의성장
2주원자와전자및에너지대역과반도체에서의전자캐리어
3주반도체의과잉캐리어
4주 p-n 접합의에너지대역도및전자적수송
5주순방향및역방향바이어스된접합부에서전하의수송
6주동종접합과이종접합
7주전계효과트랜지스터동작및접합 FET
8주중간고사
Introduction
강의내용 II
9주금속-반도체 FET 및금속-절연체-반도체 FET
10주 MOS 전계효과트랜지스터의특성및전자수송현상
11주쌍극성접합트랜지스터의전하수송및동작메커니즘
12주태양전지제작및응용
13주발광다이오드제작및응용
14주메모리소자제작및응용
15주차세대반도체전자소자및광소자에대한방향
16주기말고사
Introduction
기초과학을응용한휴대용 IT 기기들
Introduction
기초과학을응용한양방향 IT 기기들
양방향 통신이 가능한정보기기를 이용하는 모습
어린이들이신기한 모습으로
터치패널을 보고 있음
Introduction
기초과학과응용공학의융합
기초과학과응용공학융합의유형
학문과기술간의융합
기술과의융합
기술과산업과의융합
자연과학응용공학의공학
학문
친환경적인기구/산업
산업기술
NT BT IT
유형 1
유형 3
유형 2
Introduction
기술융합의시대
• 나노바이오센서• 인공조직• 약물전달• 친생체물질
• 유전공학• 바이오장기• 분자생물학• 신약
BT • 컴퓨터(H/W, S/W)• 반도체• 유무선통신• 정보보호
IT
• 나노신소재• 나노구조체• 나노공정• 정보저장
NT• 나노센서• 나노일렉트로닉스• 나노포토닉스• 양자컴퓨터
• 바이오인포메틱스• 생체정보인터페이스• 생체정보보호• 바이오컴퓨터
융 합
Introduction
반도체란무엇인가
• 자유전자가 있어서• 전기를 잘 통할 수 있는 물질• 예) 금, 은, 구리 등
금 속
• 도체와 부도체의 중간적 성격• 전기가 통할수도 안 통할 수도 있는 물질• 예) 실리콘, 게르마늄 등
반도체
반도체를 이용하여 다양한전자 소자를 만들 수 있다!!!
• 자유전자가 없어서• 전기를 잘 통할 수 없는 물질• 예) 나무, 플라스틱, 유리 등
절연체
Introduction
실리콘반도체
불순물을첨가하여반도체의성질을바꿀수있다.
Sb를 첨가한 n-형 실리콘 반도체(전자의 농도가 더 높다)
B를 첨가한 p-형 실리콘 반도체(정공의 농도가 더 높다)
n-형과 p-형 반도체를 이용하여 다이오드, 트랜지스터 등과 같은 전자 소자를 만들 수 있고 많은 전자 제품에 응용된다
Introduction
반도체트랜지스터
Gate는 소자의 스위치 역할 Drain으로 전류의 양을 조절
P-Si SUBSTRATE
Source Drain
SiO2
Gate
2-D CHANNEL
P-Si SUBSTRATE
Source Drain
SiO2
Gate
트랜지스터는 메모리, 디스플레이 및 전지의 핵심 소자이다.
Introduction
DRAM의기억원리
----
-------
---
+++ + + +
++
정보 저장
정보 유지를 위한 재충전
축전기전자 충전 전원차단 방전
정보 소실
휘발성 메모리
Dynamic RAM
축전기에 전하가 충전된다
Introduction
상용화된반도체메모리소자
2-D CHANNEL
P-Si SUBSTRATE
Source Drain
Capacitor
SiO2
Gate
D-RAM 소자
Cap.에데이터를저장
Flash Memory 소자
2-D CHANNEL
P-Si SUBSTRATE
Source Drain
SiO2
Poly Silicon
SiO2
Gate
Poly-Si.에데이터를 저장
Introduction
차세대메모리및반도체소자
NFGM 소자
2-D CHANNEL
P-Si SUBSTRATE
Source Drain
Insulator
GateNano-Crystals
Nano particle들이전하를 트랩한다.
FIN-FET 소자
P-Si SUBSTRATE
Source DrainInsulator
Gate
3차원적채널 형성으로 전류특성이향상.
Introduction
발광소자의원리
에 너 지
• 광자
• 전기장
• 전자빔
가시광선
형광체에너지 변환물질
발 광
발광원리를 이용하여다양한 용도의 광소자와디스플레이 장치들을
만들 수 있다
Introduction
발광다이오드 (LED)
0.01A 1A 100A 1 mm 100 mm 1 cm 1 m Gamma rays X rays UV InfraredVisible Microwaves Radio
광통신대역
Introduction
LED 조명과디스플레이
건물 조명으로 사용되는 LED LCD TV의 광원으로 이용되는 LED
Introduction
디스플레이란무엇인가
디스플레이란?
화면에문자와그림으로시각적으로표시하는장치
인간의오감중시각으로받아들이는정보가가장많다
정 보
인터페이스
디스플레이 인 간
인터페이스
Introduction
태양전지가중요한이유
태양전지의중요성
화석연료의소모량이급증하고그매장량이한계에치닫게됨에따라새로
운대체에너지의필요성이급증.
청정에너지이면서고갈되지않는에너지원인태양에너지를사용한태양전
지에대한관심이고조.
화석연료소모량 급증
대체에너지 필요 태양에너지 이용