PN 접합과 공핍층이란?
P형·N형을 붙이면 생기는 전기장과 다이오드의 기본 원리.
3줄 요약
- P형은 정공, N형은 전자가 다수 이동 전하인 반도체입니다.
- 접합하면 확산·재결합으로 공핍층과 내부 전기장이 형성됩니다.
- 공핍층은 모든 전하가 없는 공간이 아니라 이동 전하가 적은 영역입니다.
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P형은 양전하 덩어리일까?두 영역을 붙이면 생기는 일왜 공핍층이라고 부를까?전압을 걸면 어떻게 달라질까?면접 연습 · 한 문장 뒤에 원리를 붙이기P형은 양전하 덩어리일까?
그렇지 않습니다. 보통 반도체는 전체적으로 전기적 중성을 유지합니다. 도핑은 소량의 불순물 원자를 넣어 전기적 성질을 조절하는 일입니다. P형에서는 정공, N형에서는 전자가 주요 이동 전하입니다. 정공은 전자가 비어 있는 자리를 양전하처럼 다루는 개념입니다.
두 영역을 붙이면 생기는 일
- 농도 차이 때문에 전자는 N형에서 P형으로, 정공은 반대 방향으로 확산합니다.
- 접합 부근에서 전자·정공이 재결합해 이동 전하가 줄어듭니다.
- 자리에 고정된 이온화 불순물의 전하가 남아 내부 전기장을 만듭니다.
- 평형에서는 확산과 전기장에 의한 이동이 균형을 이뤄 순전류가 없습니다.
붐비는 쪽에서 사람이 퍼져 가려 하지만 되돌리는 경사가 생기는 상황에 비유할 수 있습니다. 실제 원인은 사람의 움직임이 아니라 전하의 농도 차이와 전기장입니다.
왜 공핍층이라고 부를까?
움직이는 전자·정공이 적어진 영역이기 때문입니다. 고정된 전하와 전기장은 있으므로 완전히 비어 있는 공간이라고 이해하면 안 됩니다.
전압을 걸면 어떻게 달라질까?
순방향 전압은 내부 장벽을 낮춰 전류가 흐르기 쉽게 하고, 역방향은 장벽과 공핍층을 변화시켜 전류를 억제합니다. 실제로는 작은 누설전류가 있으며 큰 역전압에서는 항복도 생길 수 있습니다. 실리콘 다이오드가 정확히 0.7V에서만 켜지는 완벽한 스위치는 아닙니다.
면접 연습 · 한 문장 뒤에 원리를 붙이기
공핍층에 전하가 전혀 없나요?
이동 전하는 적지만 고정된 이온화 불순물 전하가 남아 있습니다. 이 전하가 내부 전기장과 연결됩니다.
개념 확인 자료
비유·숫자 예시·연습 답변은 학습을 위해 작성했습니다. 실제 면접 출제 근거는 면접 키워드 페이지에서 구분해 표시합니다.