반도체 공학

그림으로 보여주는 반도체의 핵심 원리

김동명 저자(글)

한빛아카데미 · 2013년 08월 05일

책 소개

『반도체 공학』은 반도체의 기본 지식을 폭넓고 깊이 있게 학습하고자 하는 반도체 분야 전공자와 실무자를 위한 책으로, 반도체 물리와 소자에 대한 기초를 탄탄히 제대로 세울 수 있다. 또한 외우는 학습이 아닌 ‘이해할 수 있도록’ 반도체 공학을 설명할 수 있으며 눈에 보이지 않는 원자나 전자의 흐름을 상상할 수 있도록 컬러 그림으로 제시하여 직관적으로 반도체를 이해할 수 있게 하였다.

작가정보

저자(글) 김동명

저자 김동명은 서울대학교 공과대학에서 전자공학 학사(1986년)와 석사(1988년)를 마치고, 한국과학기술연구원(KIST)에서 연구원으로 근무하였다. 1989년 국비유학생으로 선발되어 미국 미네소타대학교에서 전기공학 박사 학위(1993년)를 취득하였다. 1993년 3월부터 국민대학교 전자공학부 교수로 재직중이며, 반도체 공학, 전자기학, 집적회로 등을 강의하고 있다. 반도체및집적회로연구실(S!LK)에서 반도체 소자 분야의 핵심 전문인력을 양성하고 있다. 반도체 소자와 집적회로 설계, 제작, 특성 분석 및 모델링 분야의 전문가로서 활발히 연구를 수행하고 있으며, SCI 등재저널에 약 100편의 논문을 발표하였다. 2005년에 SBS문화재단의 해외연구교수로 선정되었으며, 국민대학교에서 제1회 우수교수상(교육부분, 2011)을 받았다. 저서로는 『IT CookBook, 반도체 공학』(한빛미디어, 2011)이 있으며 매년 기업체에서 반도체 소자를 강의하고 있다.

? 2002년~현재 : 삼성전자(주), 년 2회(60시간/회)
? 2012년~현재 : LG디스플레이
? 2008년~2009년 : 동부하이텍

목차

• Chapter 01 고체의 원자 배열
  이 장의 구성과 학습 내용
  1.1｜반도체란? J=ΣQ'Nv??
  1.2｜결정성 반도체
  1.3｜주기적 원자 배열 구조
  1.4｜고체의 결정 구조
  1.5｜결정성 반도체의 방향 및 결정면
  1.6｜역공간 및 역격자
  1.7｜결정 결함
  : : 연습문제
  
  Chapter 02 반도체 특성 이해를 위한 양자역학 기초
  이 장의 구성과 학습 내용
  2.1｜양자역학의 기초
  2.2｜슈뢰딩거 파동방정식
  2.3｜슈뢰딩거 파동방정식의 응용
  2.4｜수소원자 모델: 3차원 파동방정식을 이용한 원자 내 전자의 특성
  2.5｜보어의 수소원자 모델과 준-양자역학적 해석
  : : 연습문제
  
  Chapter 03 에너지 대역 형성과 이동전하
  이 장의 구성과 학습 내용
  3.1｜허용 및 금지에너지 대역
  3.2｜전도 대역과 가전자 대역 : 전자와 정공의 정의
  3.3｜에너지 밴드갭에 따른 고체의 분류
  3.4｜허용에너지 상태밀도함수
  3.5｜전자 및 정공의 분포함수 f(E)
  : : 연습문제
  
  Chapter 04 열평형 상태 반도체 내의 이동전하: 전자와 정공의 농도
  이 장의 구성과 학습 내용
  4.1｜전자와 정공 농도 : 의미와 표시 방법
  4.2｜순수 반도체와 고유 캐리어 농도
  4.3｜불순물 주입에 의한 전기적 특성 조절
  4.4｜불순물의 이온화와 캐리어 농도
  4.5｜불순물 주입 반도체의 전자와 정공 농도
  4.6｜반도체의 불순물 농도와 페르미 준위
  4.7｜페르미 준위의 공간적 분포 EF(x)
  : : 연습문제
  
  Chapter 05 전하의 이동과 전류 형성
  이 장의 구성과 학습 내용
  5.1｜전계에 의한 드리프트 전류 : Jdrift
  5.2｜농도기울기에 의한 확산 전류 : Jdiff
  5.3｜드리프트-확산 전류 모델
  5.4｜불균일 도핑 반도체의 내부 전계
  5.5｜홀 효과와 다수 캐리어 특성 측정
  : : 연습문제
  
  Chapter 06 전하의 이동과 전류 형성
  이 장의 구성과 학습 내용
  6.1｜과잉 캐리어의 생성과 재결합
  6.2｜연속방정식 : 시간에 따른 농도 분포
  6.3｜중성영역의 켤레전하 전송방정식
  6.4｜쇼클리-헤인즈 측정법
  6.5｜유사 페르미 준위와 과잉 캐리어 농도
  6.6｜결함 준위를 통한 생성과 재결합
  6.7｜계면 결함 준위를 통한 생성과 재결합
  : : 연습문제
  
  Chapter 07 반도체 접합의 형성과 에너지 대역도
  이 장의 구성과 학습 내용
  7.1｜반도체 접합의 종류
  7.2｜pn 접합의 형성과 열평형 상태 에너지 대역도
  7.3｜인가 전압과 pn 접합의 특성 변화
  : : 연습문제
  
  Chapter 08 pn 접합 다이오드의 전류-전압 특성
  이 장의 구성과 학습 내용
  8.1｜pn 접합 다이오드의 DC 전류-전압 특성
  8.2｜공간전하영역에서 생성과 재결합 전류
  8.3｜pn 접합 다이오드의 역방향 접합 붕괴 현상
  8.4｜pn 접합 다이오드의 소신호 등가회로
  8.5｜전하 제어 모델과 과도 응답 특성 해석
  : : 연습문제
  
  Chapter 09 금속-반도체 접합과 반도체 이종 접합
  이 장의 구성과 학습 내용
  9.1｜금속-반도체 접합의 종류와 전기적 특성
  9.2｜정류형 금속-반도체 접합 : 쇼트키 접합
  9.3｜옴성 금속-반도체 접합
  9.4｜반도체 이종 접합과 전기적 특성
  9.5｜이종 접합의 과잉 캐리어 농도 분포
  9.6｜이종 접합 다이오드의 전류-전압 특성
  : : 연습문제
  
  Chapter 10 바이폴라 트랜지스터의 전류-전압 특성
  이 장의 구성과 학습 내용
  10.1｜바이폴라 트랜지스터의 구조와 동작 원리
  10.2｜중성영역의 과잉 소수 캐리어 농도 분포
  10.3｜바이폴라 트랜지스터의 전류-전압 특성
  10.4｜실제 바이폴라 트랜지스터의 전류-전압 특성
  10.5｜바이폴라 트랜지스터의 등가 모델
  : : 연습문제
  
  Chapter 11 MOS 구조의 전기적 특성
  이 장의 구성과 학습 내용
  11.1｜MOS 구조의 전기적 특성
  11.2｜전압이 인가된 MOS 구조의 에너지 대역도
  11.3｜기판영역의 2차원 표면전하량 QS
  11.4｜MOS 구조의 임계 전압과 일함수
  11.5｜MOS 구조의 정전용량 변화(C-V) 특성
  : : 연습문제
  
  Chapter 12 MOSFET의 전류-전압 특성
  이 장의 구성과 학습 내용
  12.1｜MOSFET의 전류-전압 특성
  12.2｜MOSFET의 전류-전압 관계식과 전달컨덕턴스
  12.3｜포화영역 채널길이 변조효과와 기판 전압 효과
  12.4｜약한 반전 상태의 드레인 누설 전류와 기울기
  12.5｜MOSFET의 소신호 등가회로 모델
  12.6｜큰 드레인 전압이 인가된 MOSFET의 특성
  12.7｜기생 BJT와 MOSFET의 전기적 특성
  12.8｜MOSFET의 특성변수 추출 방법
  12.9｜MOSFET의 소형화로 인한 특성 변화
  : : 연습문제
  
  Chapter 13 접합형 전계효과 트랜지스터의 전류-전압 특성
  이 장의 구성과 학습 내용
  13.1｜접합형 전계효과 트랜지스터의 구조와 동작
  13.2｜접합형 전계효과 트랜지스터의 전기적 특성
  13.3｜짧은 채널효과
  13.4｜소신호 특성과 등가회로
  13.5｜이종 접합 고이동도 전계효과 트랜지스터
  : : 연습문제
  
  Chapter 14 반도체 광소자
  이 장의 구성과 학습 내용
  14.1｜광검출 소자의 구조와 동작 원리
  14.2｜태양전지의 구조와 동작 원리
  14.3｜발광 소자의 구조와 동작 원리
  : : 연습문제

출판사 서평

도서 장점

① 반도체 물성부터 반도체 소자까지 반도체의 기본 지식을 폭넓게 다루고 있다.
-. 반도체의 기본 핵심 원리의 모든 것을 다루고 있으므로, 반도체의 기초를 탄탄히 하고 싶은
전공자 및 실무자에게 큰 도움을 줄 수 있는 책이다.
② 외우는 학습이 아닌 ‘이해할 수 있도록’ 반도체 공학을 설명한다.
-. 의미를 한 눈에 파악할 수 있는 직관적인 컬러 그림과 자세한 수식 유도 및 풀이 과정으로
개념과 수식을 이해하고 활용할 수 있다. 또한 J=ΣQ'Nv라는 일관된 컨셉은 각각의 개념을
서로 연계하여 더욱 명확히 이해할 수 있도록 도와준다.
③ 근거 있는 설명으로 더욱 ‘깊이 있게’ 생각하는 방법을 배운다.
-. 단순히 ‘C 다음에 D가 온다.’ 는 설명 대신, ‘A가 온 뒤에 B가 오고, B의 영향으로 C가 생겨,
결국 D가 된다.’ 는 설명 방식으로, 하나의 현상을 깊숙이 파고 들어 학습할 수 있다.

도서 특징 (책 표지 글)
상세한 풀이 과정, 깊이 있는 분석으로 반도체의 기본 지식을 익힌다!

【누구를 위한 책인가?】
이 책은 반도체의 기본 지식을 폭넓고 깊이 있게 학습하고자 하는 반도체 분야 전공자와 실무자를 위한 책으로, 반도체 물리와 소자에 대한 기초를 탄탄히 제대로 세울 수 있다.

이 책의 가장 큰 특징은 장마다 J=ΣQ'Nv라는 일관된 컨셉을 중심으로 학습의 전체적인 구성과 흐름을 설명해 준다는 것이다. 이를 통해 학생들은 단순히 외우는 학습이 아닌 원리를 이해하는 방법을 배우게 될 것이다. 또한 수식의 의미를 잘 파악할 수 있도록 유도 및 풀이 과정을 자세히 설명하였으며, 눈에 보이지 않는 원자나 전자의 흐름을 상상할 수 있도록 컬러 그림으로 제시하여 직관적으로 반도체를 이해할 수 있게 하였다.

부/장별 내용 요약

? 1~2장_반도체 특성 이해를 위한 기초
반도체를 구성하는 원자 배열 구조, 전기적 특성을 지배하는 전자의 특성해석의 도구인 양자역학 기초를 다룬다.

? 3~4장_에너지 대역 형성과 캐리어 농도
주기적 원자배열 구조 반도체의 에너지 대역 형성, 열평형 상태의 전자와 정공 농도를 지배하는 요소, 도핑을 통한 농도 조절방법에 대해 다룬다.

? 5~6장_전류의 형성과 연속 방정식
반도체에 전압이 인가된 경우 드리프트 전류와 확산 전류의 형성 과정, 이동도에 관해 설명하며, 캐리어 농도의 공간적 분포와 시간에 따른 변화를 지배하는 연속방정식과 응용에 관해 다룬다.

? 7~9장_접합의 형성과 전류-전압 특성
반도체와 집적회로를 구성하는 핵심요소인 pn 접합, 금속-반도체 접합, 이종 접합의 인가 전압에 따른 에너지 대역도 변화와 전류-전압 특성 변화에 대해 다룬다.

? 10~13장_트랜지스터의 구조와 전기적 특성
증폭 기능을 가진 3단자 트랜지스터의 구조와 동작원리, 전류-전압 특성에 관해 학습한다. 바이폴라 트랜지스터(BJT), 절연 게이트를 이용한 MOSFET, 접합형 게이트를 이용한 JFET/MESFET을 깊이 있게 다룬다.

? 14장_반도체 광소자의 특성
반도체를 이용한 광신호를 전기적 신호로 변환하는 광검출 소자, 태양에너지를 전기에너지로 변환하는 태양전지, 전기에너지를 빛으로 발생하는 발광소자의 구조와 핵심 동작 원리에 관해 다룬다.

기본정보

ISBN	9788998756529
발행(출시)일자	2013년 08월 05일
쪽수	1012쪽
크기	188 * 257 * 60 mm
총권수	1권
시리즈명	IT CookBook 한빛 교재 시리즈
이 책의 개정정보	새로 출시된 개정판이 있습니다. 개정판보기