반도체 관련해서 공부한 내용들 정리해 볼게요
1. 원자
원자를 이루는 주요 입자 : 양성자(proton), 전자(electron), 중성자(neutron)양성자 : 질량(1.672x10-27kg), 전하(+1.60x10-19쿨롱)
전자 : 질량(9.11x10-31kg), 전하(-1.60x10-19쿨롱)
중성자 : 질량(1.674x10-27kg), 전하(없음)
-> 전자와 양성자를 비교하면, 양성자가 더 무겁고, 전하는 부호가 반대이다.
중성자는 양성자와 질량이 비슷하지만 전하가 없다.
질량은 만유인력과 비교해 이해하면 쉽다. 질량이 1kg 이면 지구와의 인력이 9.8 Newton 인것
-> 전하에서 1쿨롱은 같은 양의 전하가 1m 떨어져 있을 때 서로 미는 힘이 9x109 Newton이 될 때의 전하량이다(진공에서).
2. 전하
+ 전하 : 양성자
- 전하 : 전자
전자가 더 많은 입자는 - 전하, 양성자가 더 많은 입자는 +전하
같은 극성 전하들은 서로 밀고, 다른 극성 전하들은 서로 잡아당긴다.
3. 전하 보존의 법칙
전하는 생성, 소멸되지 않아 전하량의 총합은 변하지 않는다.
4. 전하의 양자화(quantized)
더 나눌 수 없는 기본 단위량(양자, quantum)의 정수배로만 존재한다.
-> 1.60x10-19쿨롱 의 정수 배로만 존재 가능하다.
ex) 3.20x10-19 쿨롱 가능, 4.80x10-19 쿨롱 가능, 3.0x10-19 쿨롱 불가능
5. 전류와 전압
1) 전류 : 전하의 흐름
암페어(Ampere) : 정해진 면적을 1초동안에 통과한 전하의 양이 1 쿨롱일 때의 전류의 크기
-> 1암페어 = 1쿨롱/초
Iav = Q/t, Q = Iavt (Iav : 평균전류)
I(t) = dQ/dt, dQ = I(t)dt (I(t) : 순간전류)
보통 말하는 전류는 순간전류(dQ/dt)로, 아주 짧은 시간(dt) 동안 흐른 작은 전하의 양(dQ) 이다.
-> 짧은 시간동안 흐른 전하의 양
2) 전압 : 전위 차
만유인력처럼 +Q 쿨롱의 전하에서 어느 거리만큼 떨어져 있는 -q 쿨롱의 전하 사이에는 서로 당기는 힘이 있다. 멀리 있을 때 전기적 위치 에너지가 높고, 가까이 있을 때 전기적 위치 에너지가 낮으므로 가까운 곳으로 움직이려 한다.
-> 이 전기적 위치 에너지가 전위, 전위의 차이를 전압이라 한다.
볼트(Volt) : 전위가 낮은 곳에서 높은 곳으로 1 쿨롱의 전하를 이동시키는데 1 주울의 에너지가 소요되는 전기적 위치 에너지의 차이.
-> 1볼트 높은 곳으로 1쿨롱의 전하가 이동하기 위해 1주울의 에너지가 필요하다.
1볼트 = 1주울/쿨롱
보통 지구 표면을 기준점으로 삼는다. -> 지구 표면을 전압이 0인 지점으로 삼아서 전압 계산.
6. 전기장(전장, 전계, electric field)
전하로 인한 전기력이 미치는 공간.
전기장의 세기는 전기장의 한 점에 단위양전하(1쿨롱)를 놓았을 때 그 전하가 받는 전기력의 크기로 정한다. 단위는 볼트/미터(Volt/meter)
전기적 위치 에너지가 위치에 따라 다를 때, 그 위치 에너지의 기울기, 즉 단위 길이만큼 갔을 때의 전압 V 의 음의 변화 (-dV/dx) 를 전장이라고 정의. (전하가 받는 힘의 방향이 V 가 감소하는 방향이므로 '-' 가 붙는다.)
-> 전장이 클수록 전하는 더 많은 힘을 받아 더 빠르게 움직인다.
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