반도체 물성 및 소자 - 6. 반도체의 비평형상태

- 평형상태 (Equilibrium state) 또는 열정평형상태 (Thermal Equilibrium) : 반도체의 모든 위치가 동일 온도를 가지고, 그 외 외부로부터 자극이 없는 상태이다. 만약 외부자극에 의해 비평형상태가 되더라도 더이상의 자극이 없으면 평형상태로 돌아간다. 평형상태에서의 캐리어 농도를 n0, p0라고 한다. 

 

- 평형상태 (Equilibrium state)인 경우

 전자 - 정공의 생성 (generation) : Ev의 전자가 Ec로 generation 되면서 hole - electron 쌍이 생성된다. 

전자 - 정공의 재결합 (recombination) : Ec의 전자가 Ev의 정공과 만나서 recombination 하여 hole - electron 쌍이 소멸한다. 

이와 같은 과정이 끊임없이 일어나 평형을 이룬다.

 

 Thermal Equilibrium에선 캐리어의 농도가 n0, p0로 일정하게 유지된다. 

- 만약, 열이 상승한다면 electron의 농도는 n, hole의 농도는 p로 표현하며 평형상태의 캐리어 농도 이상의 농도를 가지게 되며, 이에 따라 평형상태에서의 농도 식이 달라지게 된다.

 높아진 열 온도에 맞춰 높은 캐리어의 농도를 가진채로 반도체는 평형상태를 가지게 된다. 이 경우 더 높은 generation과 recombination을 갖는다.