온도에 따른 Transport (반도체도체의 Scattering mechanism 차이)

소개글

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목차

1. 실험목적

2. 배경 이론
(1) 온도에 따른 저항의 변화
(2) 전자 회로에 사용되는 저항의 종류
(3) 에너지 밴드
(4) 옴의 법칙

3. 실험 방법

4. 결과 및 논의

5. 결론

본문내용

1. 실험목적
온도에 따른 transport를 실험한다. 반도체 혹은 도체의 저항 값을 결정하는 scattering mechanism이 어떻게 되는지를 온도에 따라서 저항 값을 측정함으로써 이해할 수 있다. 금속피막저항 (도체), 탄소복합저항, 도핑정도가 다른 반도체 등의 온도에 따른 저항을 측정하여 각 시료별로 다른 온도-저항의 관계를 그래프로 알 수 있다. 저항의 종류인 탄소피막 저항과 금속피막 저항의 구조와 원리를 이해할 수 있다.

2. 배경 이론
(1) 온도에 따른 저항의 변화
① 도체 : 금속 속에서는 원자들이 규칙적인 배열의 결정구조를 가지고 있다. 전자는 결정구조 사이를 이동한다. 하지만 결정 구조에는 많은 종류의 결함이 있다. 결정구조의 결함들은 전자의 유동성을 방해한다. 금속 속의 모든 원자들은 모두 한 방향으로 배열되어있는 것이 아니라 grain boundary에서는 배열 방향이 바뀐다. 따라서 grain size가 작을수록 grain boundary가 많아서 원자들의 배열 방향이 자주 바뀌게 된다. 결정을 이루고 있는 원자들은 멈춰있는 것이 아니라 빠르게 scattering하고 있다. 원자들의 격자운동 역시 전자의 흐름을 방해한다. 온도에 따라 전기 저항이 어떻게 변하는지 알기 위해서는 두 가지를 고려해 봐야한다. 첫 번째로는 온도에 따라 전하 운반 입자인 자유전자의 밀도가 어떻게 달라지는 지이고, 두 번째로는 전하 운반 입자들의 유동성이 어떻게 변하는 지이다. 도체 금속의 경우 온도에 따른 자유 전자 수가 크게 달라지지 않는다. 따라서 전기저항은 전자의 유동성이 온도에 따라 어떻게 달라지느냐에 따라 결정된다. 온도가 증가하면서 자유전자의 증가는 적은 것에 비해서 전자들의 scattering 정도가 커져서 전자의 흐름과 이동을 방해하는 성분이 커지기 때문에 저항이 증가한다.

② 반도체 : 반도체는 불순물이 없는 순수한 반도체인 진성 반도체와 불순물을 가지고 있는 불순물 반도체(도핑 된 반도체)로 나눌 수 있다.

참고 자료

https://m.blog.naver.com/ceokmy89/150119877713
https://m.blog.naver.com/ceokmy89/150119877990
https://m.blog.naver.com/cj3024/221294774519
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http://blog.daum.net/chkim0921/6592517
https://kin.naver.com/qna/detail.nhn?d1id=11&dirId=1114&docId=332005169&qb=7KCA7ZWtIOu5hOyggO2VrSDqs4TsgrA=&enc=utf8&section=kin&rank=1&search_sort=0&spq=0
https://byjus.com/physics/what-are-energy-bands/