금속과 반도체의 전기전도도 차이 기술(원리)

소개

금속과 반도체의 전기전도도가 차이가 나는 이유와 기본적 원리
그리고 레퍼런스까지 완벽하게 작성하였습니다.
부족한 부분은 레포트 내의 레퍼런스를 참고 하실 수도 있습니다.

목차

1. 금속재료와 반도체 재료의 전기전도도
2. 금속과 반도체 재료에서 전기전도도 차이가 나는 이유
3. 온도변화에 따라 전기전도도가 변하는 이유

본문내용

1. 금속재료와 반도체 재료의 전기전도도

① 금속
전자가 자유롭게 움직이기 위해서는 페르미 에너지보다 높은 준위 중 비어있는 준위로 여기되어야 한다. 위 그림에서 보여 주는 두 가지 밴드 구조 중 어느 한 가지 밴드 구조를 가진 금속들은 페르미 에너지 (Ef) 근처에 비어 있는 에너지 준위들이 있다. 그러므로 밑 그림에서 보는 것처럼 빈 에너지 준위로 전자가 점프하는 데는 아주 적은 에너지가 필요하다. 일반적으로 외부 전기장에 의한 에너지는 많은 수의 전자를 전도 상태의 준위로 들뜨게 하는데 충분하다.
금속 결합 모델에서 전자구름을 형성하고 있는 자유 전자들이 확실히 자유로운 전도성 전자로 바뀌기 위해서는 약간의 여기가 일어나야 한다. 그러므로 금속에서는 비록 일부의 전자가 여기되지만, 그래도 다른 재료에 비하여 상당히 많은 자유 전자가 생성되어 높은 전도도를 나타낸다.

② 반도체
반도체에서는 전자로 꽉 채워진 가전자대의 맨 위쪽에 근접해 있는 빈 준위들이 없다. 그러므로 가전자대에 있는 전자가 자유 전자가 되기 위해서는 전자가 에너지 밴드 갭을 뛰어넘어 전도대의 바닥에 있는 빈 에너지 준위로 뛰어 올라가야 한다. 이와 같은 전자의 천이는 두 에너지 준위의 차만큼의 에너지가 전자에 공급될 때 가능하며, 두 에너지 준위 차는 대략 에너지 밴드갭의 에너지(Eg)와 같다. 많은 재료의 경우 밴드 갭 에너지는 수 eV이다. 대부분의 경우 여기 에너지는 비전기적은 소스, 예를 들면 열 또는 빛 에너지에서 오며, 일반적으로 열의 경우가 많다.

참고자료

· 재료과학 2nd Edition (William D. Callister, Jr / WILLY 출판)
· 재료공학실험3 교제
· 전자재료물성학 (이주신 번역 / 희중당 출판)
· Solid State Electronic Device 6th edition (Ben G, Streetman 외 1명 / Pearson Education)
· 네이버 백과사전