반도체 물리

실리콘 내 전자에 강한 전계를 가했을 때 드리프트 속도는 어떻게 되는가?

  1. A전계에 비례하여 한없이 커진다
  2. B어느 값(약 1×10⁷ cm/s)에 가까워지며 그 이상은 거의 늘지 않는다
  3. C전계가 강할수록 작아진다
정답과 해설 보기

정답: B. 어느 값(약 1×10⁷ cm/s)에 가까워지며 그 이상은 거의 늘지 않는다

전계가 약할 때는 드리프트 속도가 전계에 비례하지만, 강해지면 캐리어가 광학 포논을 방출하여 에너지를 잃는 산란이 늘어나 실리콘의 전자는 약 1×10⁷ cm/s에서 포화됩니다(속도 포화). 단채널 MOSFET에서는 이 때문에 전류가 게이트 전압의 2제곱이 아니라 거의 1제곱에 비례하게 됩니다. GaAs에서는 강전계에서 전자가 무거운 밸리로 옮겨가 속도가 내려가며, 이것이 건 효과 발진에 사용됩니다.

  • A. 전계에 비례하는 것은 전계가 약한 범위뿐입니다.
  • B. 올바릅니다. 강한 전계에서는 속도 포화가 일어납니다.
  • C. 강한 전계에서 속도가 내려가는 것은 GaAs 등 일부 재료이며, 실리콘에서는 포화됩니다.
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