전자회로 드리프트, 확산 (drift, diffusion)

반도체 내에서의 전류 흐름은 2가지로 볼 수 있다. 드리프트와 확산이다.

 

드리프트 (drift)

 

간단히 말하면 전기장으로 캐리어의 이동을 드리프트라 한다. 이동하며 전기장에 의해 가속되고 실리콘 수정의 원자와 충돌하며 반대편에 도착하고, 배터리에 들어간다. 당연히 속도는 전기장에 비례한다.

이에 따라 속도는 이동도와 자기장의 곱으로 나타낼 수 있다. 이동도는 전자와 정공이 다르기 때문에 전자의 속도와 정공의 속도는 다르게 표시된다. 

 

 

우리가 전류를 구할 때, 단위 시간당 이동한 전하량을 기준으로 한다. 드리프트의 전류를 구하는 것도 똑같다. 위에서 속도를 구했으니 얼마나 많은 양이 이동했는지를 쉽게 알 수 있다. 전자와 정공의 속도가 다르니 이번에도 역시 각각에 따른 전류가 나올 것이다. 두 식을 더하면 전체 전류의 식이 된다. 

 

 

확산 (diffusion)

 

확산은 말 그래도 점차 퍼져나가는 걸 의미한다. 예를 들어, 물에 잉크를 떨어트리면 잉크가 점차 퍼져나가는 원리와 똑같다. 잉크는 고밀도에서 저밀도로 나아간다. 이와 마찬가지로 전하 캐리어도 고농도에서 저농도로 이동한다.

 

반도체 물질에 전하를 주입하면, 정공과 재결합하며 불균일한 농도를 형성한다. 그리곤 반대쪽으로 펴져 나간다. 이때 전기장이 없어도 이동하는 게 드리프트와 다른 점이다. 

 

 

보면 얼마나 주입했냐, 어떤 물질이냐에 따라 확산의 속도가 다를 것이다. 그럼 우린 이걸 기울기가 크냐 작냐에 따라 전류의 양을 표시할 수 있다. 또한 확산 계수라는 비례 상수를 이용하여 전류를 구할 수 있다.