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한빛출판네트워크

데브그라운드 2021 : 개발자, 나의 성장을 도왔던 것들(1월 27일~29일 / 온라인)

IT CookBook, 반도체 공학 : 그림으로 보여주는 반도체의 핵심 원리

한빛아카데미

집필서

절판

  • 저자 : 김동명
  • 출간 : 2013-08-13
  • 페이지 : 1012 쪽
  • ISBN : 9788998756529
  • 물류코드 :4052
본 도서는 대학 강의용 교재로 개발되었으므로 연습문제 해답은 제공하지 않습니다.
초급 초중급 중급 중고급 고급
4.3점 (3명)
좋아요 : 29

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.

 

【무엇을 다루는가?】

저자

김동명

서울대학교 공과대학에서 전자공학 학사(1986년) 와 석사(1988년)를 마치고, 한국과학기술연구원(KIST) 에서 연구원으로 근무(1988~1989년)하였다. 1989년에 국비유학생으로 선발되어 미국 미네소타대학교에서 전기공학 박사 학위(1993년)를 취득하였으며, 1993년 3월부터 국민대학교 전자공학부에서 반도체공학, 전자기학, 집적회로 등을 강의하고 있다. 반도체및집적회로연구실(S!LK)에서 고성능 메모리, 집적회로, IoT 센서, 초고주파 집적회로 구현을 위한 반도체 소자의 설계, 제작, 특성 분석과 모델링 분야의 핵심 전문인력을 양성하고 있다.

BK21 4단계의 지능형 반도체/디스플레이 핵심 전문인력 양성팀의 사업팀장으로 연구를 수행 중이며, IEEE Electron Device Letters 등 SCI 등재저널에 약 210편의 논문을 발표하였다. SBS문화재단의 해외연구교수(2005년), LG연암문화재단의 연암해외연구교수(2012년)로 선정되었으며, 국민대학교에서 우수교수상(교육부문 : 2011, 연구부문 : 2020년)을 수상하였다. 저서로는 『반도체 공학』 (한빛아카데미, 2017), 『반도체 공학 연습문제 풀이집』 (한빛아카데미, 2013)이 있고, Youtube와 KOCW를 통해 반도체 공학과 전자기학 강의를 제공하고 있다. 또한 매년 반도체 산업을 선도하는 기업체에서 반도체 소자를 강의하며, 현장 적응력과 산업 응용력이 높은 반도체 전문인력 양성을 위한 산학협력 강의를 진행하고 있다. 

 

 

•2002년 ~ 현재 : 삼성전자 (주) Device Solution 부문(S. LSI 사업부, 메모리 사업부)

•2012년 ~ 2017년 : LG디스플레이(주)

•2008년 ~ 2009년 : 동부하이텍

•2015년 ~ 2016년 : 특허청 국제지식재산연수원

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

  • 책 내용이 자세하게는 나와있는데 조금 어렵게 풀려있는거 같네요..풀어볼수 있는 문제량도 조금 적은듯하구요;;
    연습문제를 풀고 확인을 해가며 공부하고싶은데 연습문제 관련 어떠한 자료도 없는데 혹시 풀이등을 받아볼수 있는지요
    만약 있다면 메일로 보내주시면 감사하겠습니다

    hwanhu88@hanmail.net

  • 우선, 이 책을 한마디로 요약하자면 처음 반도체 공학을 접하는 학생들에게 최고의 기본서라고 할 수 있겠다.

    책의 표지에는 ‘반도체 물리와 소자를 아우르는 정통 학습서’라고 작게 적혀 있는데, 책을 읽고 난 후 이보다 더 확실하게 이 책을 표현하기는 힘들 거라는 생각이 들었다. 기본에 충실한, 특히 핵심적인 부분의 철저한 설명은 이 책의 최대 장점이다.

    * 책의 구성과 내용 *

    1~2장은 반도체 특성을 이해하기 위한 기초적인 내용이 설명되어 있어서 반도체를 구성하는 원자 배열 구조, 양자역학 기초 등을 다루어져 있다.
    3~4장에서는 에너지 대역 형성과 캐리어 농도에 대한 내용으로 열평형 상태의 전자와 정공 농도를 결정하는 요소, 도핑으로 농도를 조절하는 방법 등을 배울 수 있다.
    5~6장은 전압이 인가된 경우의 반도체의 드리프트 전류와 확산 전류의 형성 과정, 이동도에 대한 설명과 더불어 연속방정식과 응용에 대해 설명한다.
    7~9장은 접합의 형성과 전류-전압 특성에 대한 전반적인 내용으로 pn접합, 금속-반도체 접합, 이종접합에 전압이 인가되었을 때 에너지 대역도의 변화와 전류-전압 특성의 변화에 대해 다룬다.
    10~13장에서는 트랜지스터의 구조와 전기적 특성에 대해 설명하는데 BJT, MOSFET, JFET/MESFET에 대해 깊이있게 학습할 수 있다.
    14장은 광소제의 특성을 다루고 있으며, 광검출 소자, 태양전지, 발광소자의 구조와 핵심 동작 원리를 배울 수 있다.

    * 장점 *

    ‘반도체 공학, 그림으로 보여주는 반도체의 핵심원리’ 제목에서 알 수 있듯이 많은 그림을 보며 학습을 할 수 있기 때문에 다른 책들보다 훨씬 쉽게 이해가 가능하다. 특히, 그래프에 대한 상세한 설명은 이 책의 핵심 포인트라 할 수 있다. 사실 학부 과정에서 처음 반도체 공학을 접할 때, 생소한 부분은 물론 자세하지 않은 설명 때문에 중간 중간 이해하기 힘든 부분들이 있었다. 그러나 이 책을 읽으며 어려웠던 파트를 조금 더 쉽게 이해할 수 있었음은 물론이고, 깊이 있는 내용에 더 많은 흥미를 느낄 수 있었다. 특히, 예제의 풀이과정이 무척 상세하게 기술되어 있어 처음 반도체 공학을 공부하는 사람들에게는 최고의 책이 될 것이다.

    * 단점 *

    예제의 풀이과정은 상세하나 더 많은 문제풀이를 원하는 사람들에게는 약간 부족하게 느껴질 듯하다. 또한 연습문제의 풀이과정이 따로 되어있지 않은데 간단한 풀이라도 첨부되었으면 하는 아쉬움이 남는다.

  • 처음 이 책을 고른것은 학년이 점점 올라갈수록 기초 지식이 흔들리고 있다는 생각 때문이었다.

    그래서 기초 지식을 다시 보기 위해서 반도체 공학 책을 선택하게 되었다.

    이 책의 대부분의 내용은 전자공학 2-3학년 과정인 고체전자공학의 내용을 다루고 있다.

    책의 설명에 나와있는 것 처럼 반도체 물리 부분과 소자 부분으로 나뉘어 설명하고 있는데

    반도체 물리 부분에는 기본적인 반도체 지식을 다루고 있다.

    하지만 기본적이라고 해도 내용은 양자역학의 기초를 다루고 있기 때문에 처음 접할 경우에는

    상당히 어렵게 읽혀질 것으로 생각한다. 그러니 반도체 물리 부분을 볼 경우에는 천천히 그리고

    차분하게 읽어 나갈것을 권장한다. 그리고 각 챕터 시작전에 배울 내용을 미리 요점 정리 해 놓고 있으니

    이를 한번 보고 책을 읽어 나가면 이해하는데 도움이 될 것이다.

    두번째 반도체 소자 부분에는 P-N 접합 다이오드, MOSFET, BJT 등등에 대하여 다루고 있다.

    기본적인 P형 반도체와 N형 반도체를 이용하여 소자를 만들게 되는데 구조 및 농도에 따라 특성이

    달라지며, 각 소자마다 동작하는 원리로 다르다. 따라서 각 소자를 볼 때 어떠한 조건을 변화시키는지

    살펴보아야 할 것이며, 각 소자마다 어떤 제한조건이 따르는지도 잘 살펴보아야 할 것이다.

    책이 상당히 두껍다. 따라서 앞에 학습 로드맵을 보고 읽을 내용의 순서를 정하고 보는 것도 괜찮을 것이다.

    트랜지스터 중 MOSFET를 가장 많이 사용하므로 시간이 부족하다면 P-N 접합과 MOSFET부분만 공부하여도

    괜찮을 것이다.


    내용이 너무 방대하여 약 한달간이었지만 자세히 살펴보지는 못하였다. 하지만 반도체를 공부하는 사람이라면

    반드시 알아야하는 내용을 기반으로 하고 있으니 차분하게 천천히 살펴볼 것을 권한다.


    마지막으로 아쉬웠던 점은 책이 너무 두껍다는 점. (무게가 상당하다.) 가격이 조금 비싸다는 점 (35000원)

    그리고 영어로 된 단어를 한글로 바꾸어서 사용하다 보니 용어가 익숙해 지기 어렵다는 점이다. 중간중간에

    괄호로 영어를 기재해 놓았으나 원래 영어였던 단어다 보니 이해하는데 약간의 어려움이 있었다.

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