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Short Channel Effect

Short Channel Effect(줄여서 SCE)는 MOSFET의 채널이 점점 작아지며 발생하는 효과들을 말합니다. 주원인은 바로 S/D과 substrate 사이에 형성되는 공핍 영역인데, 오늘은 왜 채널이 작아지면 SCE가 발생하는지, SCE에는 무엇이 있는지에 대해서 알아보도록 하겠습니다. SCE가 발생하는 이유 P형과 N형이 만나는 접합영역에서는 언제나 확산이 일어나며 공핍 영역이 생성됩니다. MOSFET에서도 S/D과 Substrate가 만나면 공핍 영역이 생성되고 공핍 영역의 폭은 도핑 농도에 따라 결정됩니다. 중요한 점은 Long Channel이든 Short Channel이든 동일한 도핑 농도를 가지면 동일한 폭의 공핍 영역이 형성된다는 점입니다. 따라서 채널이 좁아질수록 Source와 Drain의 공핍 영역이 가까워지며 여러 가지 문제가 발생하게 됩니다. (1) Vth Roll-off Vth Roll-off는 SCE로 인해 MOSFET의 Threshold Voltag

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TFT의 종류 (a-Si TFT, LTPS TFT, Oxide TFT)

모든 디스플레이는 각 픽셀을 제어하고 전류 공급을 위해 TFT를 사용합니다. TFT는 Thin Film Transistor의 약자로 트랜지스터를 아주 얇게 만든 부품입니다. 디스플레이에 사용되는 TFT는 3가지 종류가 있습니다. 바로 a-Si, LTPS, Oxide인데 TFT의 채널에 어떤 물질을 사용하느냐에 따라 구분됩니다. 1. a-Si (Amorphous Silicon TFT) a-Si는 TFT에 채널에 amorphous Silicon(비정질 실리콘)을 사용한 TFT입니다. 결정구조가 불규칙하기 때문에 실리콘 원자의 최외각 전자가 다른 실리콘 원자의 최외각 전자와 결합하지 못하는 경우가 생기는데 이러한 결함을 Dangling bond라고 합니다. Dangling bond는 지나가는 전자를 붙잡기 때문에 마치 Trap과 같이 동작하며 a-Si의 이동도를 떨어뜨리며 문턱전압을 높게 만드는 원인입니다. 이러한 결함 때문에 a-Si는 LTPS와 Oxide TFT에 비해 이동도가 매우

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반도체란?

반도체에 대해서 제가 공부한 내용들을 조금씩 정리해서 포스팅할 계획인데 반도체를 공부하기 전 물리와 화학을 먼저 공부하는 것을 추천드립니다. (물론 이과면 다 배우시겠지만) 학부수준의 반도체에서 수학은 생각보다 중요하지 않습니다. 따라서 설명할 때 수학은 가급적 피하고, 꼭 필요한 부분에만 설명하는게 목표입니다. 물론 제가 수학을 못하는 이유도 있습니다. 반도체(Semiconductor)는 도체(Conductor)와 부도체(Insulator)의 중간 정도의 전기 전도도를 가진 물질을 말합니다. 빛, 온도, 전압과 같은 외부 환경 변화에 의해 전류를 흘릴 수 있으며 이 특징을 이용하여 외부에서 전기 신호를 통해 전류를 흘리는 스위치나 증폭기 역할을 할 수 있습니다. 대표적인 반도체 소자로 다이오드와 트랜지스터가 있으며 스마트폰, TV, 컴퓨터, 전자시계 등 실생활 어디서나 찾아볼 수 있으며 현대 사회에 없어서는 안될 존재입니다. 반도체는 Wafer라는 얇은 판위에 여러가지 물질을 올려

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Fermi Dirac Distribution

특정 온도에서 반도체 내부의 어떤 에너지 준위 E에 전자가 존재할 확률을 나타낸 함수를 Fermi Dirac Distribution이라 합니다. 그렇다면 각 에너지 준위 별로 전자가 존재할 확률이 다르겠죠? 에너지 준위 중 전자가 존재할 확률이 1/2인 지점을 Fermi Level이라 합니다. e는 지수함수, EF는 페르미 준위(Fermi Level), k는 볼츠만 상수(8.617 x 10-5[eV/K]), T는 절대온도입니다. 그림에서 Fermi Dirac Distribution은 온도에 큰 영향을 받는 것을 알 수 있습니다. 온도는 항상 같다고 가정하고, 3가지 경우를 살펴보겠습니다. 1. E = EF 일 경우 지수함수의 지수가 0이 되고, e0 = 1이므로 f(E) = 1/2 가 됩니다. 또한 온도에 영향을 받지 않습니다. (kT에 관계없이 지수는 0이 되기 때문) 2. 온도는 0도이며 E > EF 일 경우 지수함수의 지수는 무한대이며 따라서 f(E) = 0이 됩니다. 3. 온

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디스플레이란? 디스플레이의 종류(CRT, PDP, LCD, OLED)

Display란?? '전시하다'라는 뜻도 있지만 요즘은 대부분 TV나 모니터에 들어가는 Display Device를 의미합니다. Display Device는 다양한 정보들을 시각적 정보로 전환해 출력해 주는 장치입니다. 반도체와 마찬가지로 현대사회의 필수품이라고 할 수 있습니다. 넓은 범위로 보면 그림, 책, 신문 등도 Display Device입니다. 어쨌든 시각적 정보를 전달하니까 디스플레이도 제 전공이기 때문에 반도체처럼 조금씩 제가 공부한 내용을 올리려고 합니다. 디스플레이도 물리나 화학의 기초지식이 필요한데 반도체만큼 중요하진 않습니다. (저도 노베이스로 공부함) 그리고 개인적인 생각인데 반도체보다는 디스플레이가 더 쉽고 재밌습니다. 가장 큰 이유로는 수학이 거의 안 나와서..? 오늘은 간단하게 많이 사용되었고, 사용되고 있는 디스플레이의 종류 4가지에 대해 간단하게 알아보겠습니다. CRT, Cathode Ray Tube 우리말로 음극선관이며 브라운 박사가 발명해서 브라운관

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에너지 밴드 구조

이전에 반도체란? 포스팅을 하며 반도체는 에너지 밴드 구조를 형성한다고 말씀드렸는데 오늘은 반도체에 도핑을 했을 때 에너지 밴드 구조가 어떻게 변화하는지 자세히 알아보도록 하겠습니다. 반도체란? 반도체에 대해서 제가 공부한 내용들을 조금씩 정리해서 포스팅할 계획인데 반도체를 공부하기 전 물리와 ... blog.naver.com 실리콘 원자들의 에너지 준위가 겹쳐지며 에너지 밴드가 형성되고 이때 Conduction Band와 Valence Band 사이에는 전자가 존재할 수 없는 Band Gap이 존재합니다. 이러한 에너지 밴드 구조에서 전자나 정공의 존재 확률을 설명하는 것이 바로 Fermi Dirac Distribution입니다. Fermi Dirac Distribution을 이용해 확률을 구했을 때 전자가 존재할 확률이 1/2인 지점을 Fermi Level이라 하며 이를 에너지 밴드에 표시할 수 있습니다. 반도체의 에너지 밴드 다이어그램 어떠한 도핑도 하지않은 반도체의 경우 전자

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캐리어의 이동 방식, 드리프트와 확산

반도체 내에서 전하를 가지고 움직이는 입자, 즉 전자와 정공을 캐리어 라고 합니다. 캐리어가 이동하는 방식 또한 여러가지가 있는데 가장 중요한 Drift와 Diffusion에 대해 알아보겠습니다. Drift 캐리어가 전기장에 의해 가속되며 움직이는 것을 말합니다. 캐리어는 전하를 가지고 있기 때문에 전자는 전기장의 (+)방향, 정공은 전기장의 (-)방향으로 이동하게 됩니다. 전기장의 세기가 강할수록 캐리어의 속도는 증가합니다. 따라서 캐리어의 속도 v 는 μ(이동도)와 E(전기장)에 비례합니다. μ는 드리프트 속도 vd와 전기장 E의 비례상수입니다. Drift 운동 실제 캐리어가 이동할 때는 다른 원자 및 캐리어와 충돌하거나 포논 등에 영향을 받기 때문에 그림과 같이 Scattering 운동을 하며 이동하게 됩니다. 드리프트에 의해 생기는 전류를 드리프트 전류라 하며 다음과 같습니다. 정공의 전류밀도 전류밀도 J는 전류가 흐르는 방향에 수직인 단위면적 평면을 지나가는 전하량을 말합니

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231226~29 오사카

어쩌다보니 크리스마스있는 주를 쭉 쉬게되어서 급하게 예약하고 다녀온 오사카 이렇게 글로 써두면 나중에 재밌을 거 같아서 써봄 비행기타기 이틀 전에 예약했더니 가격이 아주 사악...... 26일 그래도 이때아니면 못갈거 같아서 눈물을 머금고 예매.... 아무튼 출발하는 날 새벽같이 일어나 인천공항으로 가서 비행기를 타고 떠남. 피곤해서 잠깐 눈 감았다 뜨니까 간사이 공항에 도착! 원래 계획은 12시에 라피트 열차를 타고 시내로 이동하려 했으나, 캐리어가 늦게 나와서 밥을 먼저 먹고 가기로 했다. 간단하게 카레우동을 먹었는데 맛은 있으나 양이 너무 적었다. 아무튼 밥먹고 난바역으로 이동하니까 2시정도 된듯? 숙소에 들러서 짐 놓고 바로 오사카성으로 출발했다. Previous image Next image 가는길에 먹은 도라야끼(300엔) 지하철에 스크린도어가 없어서 뭔가 어색... 오사카성 올라가는 길에 10엔빵이랑 도라야끼가 있어서 고민했는데 도라야끼가 말차맛이 있어서 도라야끼로 먹었

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LCD의 구동원리 및 동작모드 (TN, VA, IPS)

LCD의 동작모드는 액정의 배향에 따라 나누어지며 대표적으로 TN, VA, IPS 3가지 종류가 있습니다. 이번 포스팅에서는 각 동작모드마다 액정의 배향이 어떻게 되고, 어떤식으로 동작하는지 그리고 각 모드의 장단점에 대해 포스팅하겠습니다. LCD의 구조 TN Mode Twisted Nematic의 약자로 전압을 인가하지 않았을 때 액정이 90 꼬인 상태로 존재하는데, 이때 액정을 원하는 방향으로 고정하기 위해서 러빙 공정이 필요합니다. TN Mode는 전압을 인가하지 않았을 때 빛이 투과되는 nomally white type과 전압을 인가하지 않았을 때 빛이 투과하지 못하는 nomally black type이 존재합니다. nomally white type은 상하 유리기판에 부착된 편광판의 투과축이 서로 직교하게 되어있습니다. 따라서 전압을 가하지 않으면 위쪽 편광판을 통과하며 빛이 편광되고, 90로 꼬여있는 액정 방향자를 따라 빛이 회전하게 됩니다. 따라서 아래쪽 편광판을 투과할

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PN Junction

P Type 반도체와 N Type 반도체를 접합시킨 구조를 PN Junction이라고 합니다. 반도체에서 가장 중요한 부분 중 하나이고, PN Junction을 이용한 PN Diode는 MOSFET과 함께 가장 많이 사용되는 소자입니다. 오늘은 PN Juncion에 대해 알아보겠습니다. P Type 반도체의 경우 격자 내에 고정된 Acceptor 원자와 자유롭게 이동할 수 있는 캐리어인 정공이 있고, N Type 반도체의 경우 격자 내에 고정된 Donor 원자와 자유롭게 이동할 수 있는 캐리어인 전자가 있습니다. 두 반도체를 접합시키면 접합면에서는 캐리어의 확산이 일어나게 됩니다. 확산은 농도가 높은 곳 --> 낮은 곳 방향으로 일어나기 때문에 N Type 반도체의 전자는 P Type 반도체로, P Type 반도체의 정공은 N Type 반도체로 넘어가게 됩니다. P Type 반도체의 Acceptor 원자는 정공 하나를 가진 상태가 Neutral 상태이지만 N Type에서 넘어온 전자

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PN Diode의 작동 모드 (Forward, Reverse)

이전 글에서 P Type 반도체와 N Type 반도체를 합쳤을 때 발생하는 PN Junction에 대해 알아보았습니다. 이번에는 PN Junction을 이용한 소자인 PN Diode의 작동 모드와 정류작용, 항복 등을 포스팅해 보겠습니다. PN Junction이 기억나지 않는다면 아래 링크를 참조해 주세요~ PN Junction P Type 반도체와 N Type 반도체를 접합시킨 구조를 PN Junction이라고 합니다. 반도체에서 가장 중... blog.naver.com PN Diode의 구조 PN Diode의 구조는 한쪽에는 P Type 반도체, 다른 쪽에는 N Type 반도체가 있으며 두 반도체가 만나 PN Junction이 일어나고 공핍층이 존재하게 됩니다. 평형 상태의 PN Diode는 공핍층과 Built-in Potential로 인해 전류가 흐르지 않습니다. 이 상태를 평형 상태라고 합니다. 평형 상태의 PN Diode 평형 상태의 PN Diode는 전류가 흐르지 않지만

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OLED의 구동원리

오늘의 포스팅은 OLED의 구동원리입니다. 저번 포스팅에서 LCD가 제일 많이 사용되는 디스플레이라고 썼지만 사실 여러분들은 LCD보다는 OLED를 더 많이 사용할 확률이 높습니다. 스마트폰 화면은 대부분 OLED를 사용하기 때문! OLED의 가장 큰 특징은 자체발광입니다. 따라서 LCD처럼 액정이랑 백라이트가 필요없습니다. 즉 주입되는 전류만 조절하면 만사 ok OLED의 구조 전계발광(Electroluminescence) 이란? 전계발광이란 반도체 등의 물질에 전기장을 가하면 빛이 발생하는 현상을 말합니다. OLED에서 빛이 생성되는 원리이며 전자와 정공이 서로 만나서 재결합하게되면 엑시톤이 생성되고, 엑시톤이 소멸되며 가지고 있던 에너지를 빛으로 내보내는 현상입니다. 이때 발광물질이 무기물인지, 유기물인지에 따라 무기 전계발광(Inorganic electroluminescence)과 유기 전계발광(Organic electroluminescence)로 구분하기도 합니다. OLED

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형광과 인광

OLED의 발광 원리는 전계발광입니다. 에너지를 얻은 전자가 높은 에너지 밴드로 이동하면서 정공과 한 쌍을 이루며 엑시톤이 생성되고, 여기 된 전자는 안정된 상태로 돌아오면서 밴드갭만큼의 에너지를 빛으로 방출합니다. 이때 전자의 스핀에 따라 형광(Fluorescence)과 인광(Phosphorescence)으로 구분할 수 있습니다. 바닥상태의 전자와 들뜬 상태의 전자의 스핀 방향이 다른 경우는 형광 발광이며 스핀 방향이 같은 경우는 인광 발광이라고 합니다. 스핀이란? 전자의 각운동량을 말하며 실제로 전자가 회전하지는 않습니다. 전자가 가지는 고유한 성질?이라고 생각하면 됩니다. 스핀 방향이 다른 경우 각운동량이 상쇄되며 이러한 상태의 엑시톤을 단일항(Singlet)이라고 합니다. 스핀 방향이 같은 경우 각운동량이 상쇄되지 않으며 이러한 상태의 엑시톤을 삼중항(Triplet)이라고 합니다. Singlet과 Triplet이 형성되는 경우의 수 그림에서와 같이 크게 4가지 경우의 수가 있

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호스트 게스트 시스템 & 포스터, 덱스터 에너지 전달

이번 포스팅에서는 OLED에서 사용되는 호스트 게스트 시스템과, 유기물 내부에서 에너지 전달이 이뤄지는 방식인 포스터 에너지 전달 및 덱스터 에너지 전달에 대해 알아보겠습니다. 호스트 게스트 시스템 호스트 게스트 시스템은 OLED에서 발광 특성을 위해 사용하는 시스템입니다. 반도체에서 도핑를 하는 거랑 비슷하기도 하고, 그래서 게스트를 도판트라고 부르기도 합니다. OLED의 발광 색, 발광 효율, 수명 같은 특성은 유기물에 따라 결정되며, 여러 조건들을 모두 만족하는 물질은 개발하기 쉽지 않습니다. 그래서 유기물질에 발광 특성이 좋은 물질을 소량 첨가하는 도핑 이뤄지는데 이때 도핑 물질을 게스트(Guest) or 도판트(Dopant)라 부르며 도핑 되는 물질은 호스트(Host)라고 합니다. 예시로 A라는 물질에 발광 특성을 개선하기 위해 B를 첨가했을 때 A는 호스트, B는 게스트(또는 도판트)가 됩니다. 호스트 게스트 시스템 호스트 게스트 시스템에서 호스트는 주로 구조 안정화, 높

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MOSFET 이란?

MOSFET은 Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor의 약자입니다. 이번 포스팅에서는 MOSFET의 구조와 동작원리에 대해 설명하도록 하겠습니다. 반도체를 배울 때 가장 중요한 부분이기에 꼭 이해하고 가시길 추천드립니다. MOSFET은 주로 Gate 전압을 통해 전류의 흐름을 조절하는 스위치로 동작합니다. MOSFET에서 MOS는 Metal(전극)과 Oxide(산화막), Semiconductor(S/D, Body)로 이루어진 구조를 의미하고 FET는 전기장(E-Field)을 통해 동작하는 MOSFET의 동작 방식을 의미합니다. N Type MOSFET의 구조 N Type MOSFET을 기준으로 설명하면 p형으로 도핑 한 substrate가 있고 (Body라고도 합니다.) 양쪽 끝 Source와 Drain 전극과 닿는 부분에는 n형으로 도핑이 되어있습니다. 이때 n+에서 +는 도핑 농도가 매우 높다는 뜻입니다. 가운데에는 Gate 전극

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OLED 보상회로 [6T1C]

'OLED의 구동원리' 포스팅에서 OLED 구동을 위해 최소 2개의 트랜지스터와 1개의 커패시터가 들어간 2T1C 회로가 필요하다고 설명했고 실제 OLED에서는 Threshold Voltage로 인해 더 많은 트랜지스터와 커패시터가 들어간 보상회로를 사용한다고 포스팅하였습니다. 오늘은 OLED의 보상회로 중 하나인 6T1C 회로에 대해 알아보겠습니다. ↓ 2T1C 회로가 기억이 나지 않는다면 이전 포스팅을 참고해 주세요~ OLED의 구동원리 오늘의 포스팅은 OLED의 구동원리입니다. 저번 포스팅에서 LCD가 제일 많이 사용되는 디스플레이라... blog.naver.com 6T1C 회로란? 6개의 트랜지스터와 1개의 커패시터로 구성된 회로입니다. OLED 디스플레이에는 적게는 수만 개에서 많게는 수천만 개의 픽셀이 존재하는데 각각의 픽셀에는 전류를 공급하기 위한 Driving TFT가 들어가 있습니다. 제조 공정 상 모든 Driving TFT의 Channel이 동일한 그레인 크기, 결

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MOSFET 전류식

이전 글에서 MOSFET을 설명했습니다. 반도체를 공부한다면 반드시 알아야 하는 소자가 바로 MOSFET이며 MOSFET의 전류식은 필수로 암기해야 합니다. (시험에 자주 나옵니다.) Linear region과 Saturation region 일 때 전류식 하지만 그냥 외우는 것보다는 직접 전류식을 유도하여 풀어보면 훨씬 쉽게 외울 수 있기 때문에 오늘은 MOSFET의 전류식에 대해 포스팅하도록 하겠습니다. (NMOS를 기준으로 구해보도록 하겠습니다.) 풀이 과정 먼저 전류란 전하를 가진 입자의 흐름이기 때문에 전하의 양을 구해야 합니다. MOSFET은 Gate Voltage를 통해 Substrate에 있는 소수 캐리어를 Gate Oxide 쪽으로 끌어당겨 전류가 흐르는 길인 채널을 형성합니다. 이때 전하량 Q = CV이므로 Gate Oxide의 Capacitance와 채널을 형성하는 전압을 알면 전하량을 계산할 수 있습니다. Gate Oxide의 Capacitance(Cox)는 상

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