Interactive Device Physics Textbook

전자와 정공에서
트랜지스터까지

스마트폰 칩 속 수백억 개의 트랜지스터는 결국 전자와 정공이 에너지 밴드 위에서 움직이는 방식으로 설명된다. 이 교과서는 밴드와 통계에서 출발해 pn 접합, MOS, MOSFET, 바이폴라, 광소자까지 수식으로 이해하고, 시뮬레이터로 직접 움직여 보며 소자가 왜 그렇게 동작하는지를 몸으로 익히게 한다.

14개 챕터90여 개 시뮬레이터·애니메이션1D 드리프트–확산 솔버공대 학부 수준
실리콘 pn 접합 · 실시간 수치 해평형
바이어스0.00 V

숫자로 보는 소자 물리

이 교과서를 끝내면 아래 숫자가 어디서 나오는지, 서로 어떻게 얽혀 있는지 설명할 수 있게 됩니다.

1.12 eV실온 실리콘의 밴드갭. 전자 하나가 결합을 끊고 자유로워지는 데 드는 에너지
10¹⁰ cm⁻³실온 순수 실리콘의 전자 농도. 원자 5×10²² 개 중 단 10¹⁰ 개
25.9 mV실온의 열전압 kT/q. 소자 물리의 거의 모든 지수 함수가 이것으로 나뉜다
60 mV/dec실온 MOSFET 문턱 이하 기울기의 하한. 전류를 10배 줄이는 데 드는 최소 게이트 전압
~0.7 V실리콘 다이오드가 "켜지는" 전압. 사실은 전류가 지수로 늘어 눈에 띄기 시작하는 지점
~10⁷ cm/s실리콘 전자의 포화 속도. 아무리 전기장을 세게 걸어도 더 빨라지지 않는다

직접 만져 보는 물리

각 장에는 슬라이더 그래프를 넘어 입자 애니메이션, 드래그해서 맞추는 챌린지, 결과를 먼저 예측하는 퀴즈형 실험이 들어 있습니다.

페르미 준위를 움직여 보기온도와 도핑을 바꾸면 페르미 준위가 어디로 가고 캐리어가 어떻게 바뀌는지. pn 접합을 붙여 보기p형과 n형을 맞대는 순간 확산과 드리프트가 균형을 이루며 밴드가 휘는 과정. 트랜지스터를 켜고 끄기게이트 전압으로 장벽을 낮춰 전류를 10억 배 바꾸는 MOSFET의 출력·전달 특성. 나만의 소자 설계도핑 영역을 쌓아 다이오드·pin·저항을 만들고, 바이어스와 빛을 걸어 수치 해를 본다.

전체 챕터

순서대로 읽어도 좋고, 관심 있는 소자부터 골라 읽어도 됩니다. 각 장은 개념 → 그림 → 수식 → 시뮬레이터 → 퀴즈 순서로 구성됩니다.

추천 학습 경로

목적에 따라 이렇게 읽어 보세요.

입문 · 반도체의 기초

밴드, 캐리어, 수송. 모든 소자의 공통 언어를 먼저.

접합 집중

pn·쇼트키 접합의 정전기와 전류. 다이오드를 완전히 이해하기.

MOS · 집적회로 소자

MOS 커패시터에서 MOSFET, 그리고 미세화의 한계까지.

아날로그 · 고속 소자

바이폴라 트랜지스터와 HBT, 접합 기반 증폭.

빛과 반도체

흡수와 발광, 포토다이오드·태양 전지·LED·레이저.

시험 대비 · 정리

핵심 정리와 퀴즈만 빠르게 훑고, 종합 퀴즈로 점검.

이 사이트 사용법

읽기개념과 직관을 먼저. 영어 용어는 괄호로 병기합니다.
보기SVG 도해와 입자 애니메이션으로 전자와 정공의 움직임을 머릿속에 그립니다.
바꿔 보기슬라이더를 끝까지 움직여 보세요. 근사가 깨지는 가장자리에서 배웁니다.
예측하고 맞히기PREDICT 카드에서 먼저 답을 고르고, CHALLENGE 카드에서 목표값을 맞혀 봅니다.
확인하기장마다 퀴즈, 마지막 장에서 종합 퀴즈로 마무리합니다.