핵심이 보이는 반도체공학 solution - haegsim-i boineun bandochegonghag solution

[IT CookBook] 핵심이 보이는 반도체 공학: 기초 이론에서 핵심 응용까지

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    Chapter 03

    ####### 3. 1

    ####### 3. 2

    ####### 자유공간 속의 전자에 대하여 입자 운동량과 파수는 의 관계를 가진다. 자유전자의 해

    ####### 와 [그림 3-5]에 나타난 결정의 결과들 사이에 유사성이 존재하므로, [그림 3-5]의 결정

    #######  다이어그램에서 파라미터 를 결정 운동량이라고 부른다. 결정 운동량 는 결정 내

    ####### 에서 전자의 실제 운동량은 아니지만, 결정과의 상호작용을 포함하는 운동상수이다. 결정 내

    ####### 전자 천이 과정에서 보존되어야 하는 양은 입자 운동량이 아니라 결정 운동량이다.

    ####### 3. 3

    (a) [그림 3-17(a)]의  다이어그램에서 인 지점에서 그래프의 식을 근사적으로

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 으로 쓸 수 있다. 따라서 식 (3)에 의하여

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 로 의 부호와 같은 부호를 갖고 의 크기에 비례한다.

    [그림 3-17(b)]의  다이어그램에서 인 지점에서 그래프의 식을 근사적으로

    ####### 

    ####### 

    ####### 으로 쓸 수 있다. 따라서 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 로 

    ####### 의 부호와 반대 부호를 갖고

    ####### 

    ####### 의 크기에 비례한다.

    ####### Ÿ 

    

    ####### 의 경우 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 이므로 

    ####### 의 파장은 

    ####### 이고, 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 이므로

    ####### 

    ####### 의 파장은 

    ####### 인 파동이다.

    ####### Ÿ 

    

    ####### 의 경우 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 이므로 

    ####### 의 파장은 

    ####### 이고, 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 이므로 

    ####### 

    ####### 의 파장은 

    ####### 인 파동이다.

    ####### Ÿ 

    

    ####### 의 경우

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 이므로 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 의 파장은 

    ####### 

    ####### 이고,

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 이므로

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 의 파장은 

    ####### 

    ####### 인 파동이다.

    이 파동들을 x축과 y축으로 나누어 - 평면상에 그리면 다음와 같다.

    ####### [그림] 

    

    ####### 

    ####### 

    

    ####### 

    ####### 

    

    ####### 

    ####### 

    

    ####### 에 해당하는 파동함수 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    #######  

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 와 확률밀도함수

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    (b) 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 이다. 

     

    ####### 상태인 경우 

    

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 이고 

    

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 이므로, 

    

    ####### 상태의 에너지인 

    

    ####### 은 다음과 같이 쓸 수 있다.

    ####### 

    

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    

    ####### 

    ####### 

    

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 따라서 다음과 같다.

    ####### 

    

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### , 

    

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### , 

    

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### , 

    

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 만약 

    ####### 

    ####### 이면

    ####### 

    

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    

    ####### 이 되고,

    ####### 

    

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 이 된다.

    ####### 3. 7

    ####### 

    ####### 보다  위에 있는 상태의 에너지가 

    ####### 

    ####### 이므로, 그때의 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 는 다음과 같다.

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    #######  

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    exp

    

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    exp

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 보다  아래에 있는 상태가 비워질 확률은 다음과 같다.

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### =

    ####### 

    ####### 

    exp

    

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 따라서 이 둘이 같음을 보이면 된다.

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### =

    ####### 

    ####### 

    exp

    

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    exp

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    exp

    

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    exp

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    exp

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### .

    ####### 따라서 함수 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 는 함수 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 와 페르미 에너지 

    ####### 에 대하여 대칭이다.

    ####### 3. 8

    ####### 3. 9

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    ####### 

    #######  

    ####### 일 때, 페르미-디랙 분포함수에 의한 값은