1. 전기 전도도: 물질의 밴드 구조로 설명
전기 전도도는 종종 재료의 전기적 특성을 특성화하는 데 사용되며 전기장이 적용될 때 재료가 전기를 전도하는 능력입니다. 반도체 연구에 필수적인 요소입니다. 전기 전도도는 전도 과정에 직접 참여할 수 있는 전자의 수에 크게 영향을 받으며, 이는 전자 에너지 밴드로 설명할 수 있습니다. 재료의 종류에 따라 전기전도도가 다른 이유는 각 재료의 밴드 구조가 다르기 때문입니다. 금속은 에너지 준위가 가깝고 전자를 빈 에너지 준위로 여기시키는 데 필요한 에너지가 적기 때문에 전기 전도도가 높습니다. 반도체는 도핑의 유무와 종류에 따라 전기전도도가 다르며, 밴드갭에 따라 에너지가 주어졌을 때만 전기전도도가 발생한다. 전기 전도도는 전자 운반체의 농도와 이동도에 영향을 받습니다. 온도가 높아짐에 따라 금속과 진성반도체의 전자운반체 농도가 증가하고 외인성반도체의 전하운반체 농도는 온도에 따라 세 부분으로 나뉜다. 캐리어 이동도는 금속과 반도체 모두 온도가 증가함에 따라 감소하는 경향이 있습니다. LCR 미터는 양단의 전류와 전압을 사용하여 임피던스 값을 측정할 수 있습니다. 반도체 및 전자 회로에서 재료, 부품 등의 특성을 정의하는 데 사용됩니다.
2. 재료의 관점에서 본 전기전도도의 중요성
전기 전도성은 전기장이 적용될 때 전류를 전도하는 재료의 능력입니다. 종종 재료의 전기적 특성을 특성화하는 데 사용됩니다. 모든 반도체, 도체 및 절연체에는 전자 전도만 존재합니다. 그러나 전기 전도도 값은 전도 과정에 직접 참여할 수 있는 전자의 수에 크게 영향을 받습니다. 전기장이 가해지면 원자의 모든 전자가 가속되는 것은 아닙니다. 재료의 전기 전도에 직접 참여하는 전자의 수는 에너지에 대한 에너지 준위의 배열과 이러한 전자 준위가 전자에 의해 채워지는 방식에 따라 달라집니다. 이것은 전자 에너지 밴드로 설명할 수 있습니다. 전자가 채워진 밴드에서 빈 밴드로 여기되고 자유롭게 움직이는 전자가 생성되면 전기 전도성이 생성됩니다. 즉, 전자의 여기가 용이하고 페르미 에너지보다 높은 에너지를 갖는 전자가 많을수록 전기전도도가 높다. 이때 가진의 가능성은 고체의 종류에 따라 채워진 띠에서 빈 띠까지 다양하다. 금속은 일반적으로 우수한 전기 전도체이며 일반적으로 약간의 전도성을 나타냅니다. 반도체는 사이에 전기전도도가 있고 절연체의 경우 사이에 전기전도도가 낮다.
3. 공식으로 풀기
먼저, 전기전도도를 찾기 위한 첫 번째 단계로서, 평균 속도 Vd(편류 속도)를 갖는 전하가 통과하는 단면적 A를 갖는 도체에서 길이 Δx에서의 이동 전하 ΔQ는 다음과 같이 표현된다. ΔQ(이동 전하) = 캐리어 수 × 캐리어 전하(q) = (nAΔx)q (n: 단위 부피당 자유 전자 수, q: 캐리어 전하) ΔQ = (nAΔx) q = (nAVdΔt) q , ΔQ Da /Δt = I, I = nAVdq를 얻을 수 있습니다. R = V/I 및 저항률 ρ = RA/L이므로 방정식 σ = L/RA를 얻을 수 있습니다. Vd=μeE이므로 조합은 σ= L/RA = LI/AV = (I/A)/E = (nVdq)*(μe/Vd)= nqμe = neμe입니다. 즉 전기전도도는 다음과 같이 정리된다. σ = neμe (n: 단위 부피당 자유 전자 수, e: 1.6 x C, μe: 전자 이동도)
위의 공식에서 재료의 전기 전도도는 자유 전자의 수와 전자의 이동도에 비례한다는 것을 추론할 수 있습니다.
위와 같이 전기전도도의 개념과 재료에 대한 공식을 이해하는 시간을 가졌습니다. 다음으로 반도체에 필수적인 재료의 종류에 따른 전기전도도에 대해 알아보자.
