물리전자공학 8 - 드리프트 전류 (Drift current)

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1. 드리프트 (Drift)

 

반도체 내에서 전압을 인가 하면 전기장(E)이 만들어 지는데

 

전자는 -q만큼의 전하를 가지고 있기 때문에 전기장과 반대되는 방향(양의 전압 방향)으로 움직이고

 

정공은 +q 만큼의 전하를 가지고 있기 때문에 전기장과 같은 방향(음의 전압 방향)으로 움직입니다.

 

이렇게 전자와 정공(Carrier)이 정전기적 힘을 받아 움직이는 현상을 드리프트(Drift) 라고 합니다.

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$$ F=QE $$

 

이므로

 

전자가 받는 힘 F = -qE

 

정공이 받는 힘 F = +qE

 

※ 정공은 가상의 입자처럼 해석합니다. ※

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2. 드리프트 전류 (Drift current)

 

드리프트 전류는

 

드리프트 현상을 통해 발생하는 전류의 흐름 입니다.

 

$$ 드리프트 \ 전류 \ 밀도 \ J=Q \bar{N} v_{d} \ [A/cm^{2}]$$

 

$$ \bar{N} = 캐리어(Carrier)의 \ 농도 $$

$$ v_{d} = 드리프트 \ 평균 \ 속도 $$

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전도 대역 (Conduction band) 에서의 전자에 대한 드리프트 전류 밀도

$$ \therefore J_{n,drift}=(-q)nv_{d,n} $$

 

가전자대역 (Valence band) 에서의 정공에 대한 드리프트 전류 밀도

$$ \therefore J_{p,drift}=(+q)nv_{d,p} $$

 

전체 드리프트 전류 밀도

$$ J_{total,drift}=J_{n,drift}+J_{p,drift} $$

$$ =(-q)nv_{d,n}+(+q)nv_{d,p} $$