[공학]고분자 절연체의 전기전도 메커니즘

소개

고분자 절연체의 전기전도 메커니즘

목차

1. ohmic 전도
2. SCLC(Space Charge Limited Conduction)
3. Schottky 전도
4. Poole - Frenkel 전도
5. Tunneling 전도
6. Ionic Hopping 전도

본문내용

1. ohmic 전도
절연체의 특성은 절연체의 전기절연 성능평가 및 전기전도기구를 결정하는데 중요하다. 일반적으로 고체절연체의 특성은 3영역으로 구분되나, 기체나 순수액체 절연체에 나타나는 전류포화영역이 거의 나타나지 않는다.
금속도 반도체 접촉시 옴의 법칙에 따를때, 도선사이 전류 세기는 양끝 전위차에 비례한다.
E1 - E2 = IR → V = IR
resistivity

이하의 Ohm`s law가 성립하는 영역을 저전계 영역, 이상의 비직선 영역을 고전계 영역이라 한다.

region(Ⅰ) : 저전계 영역으로 Ohm`s law이 성립
region(Ⅱ) : Ohm`s law에서 벗어나 비직선적 증대를 보이고 나중에 절연파괴로 이행
region(Ⅲ) : 절연파괴전구영역


2. SCLC(Space Charge Limited Conduction)
일반적으로 절연체는 미결정체의 집합이나 무질서한 무정형 구조로 되어 있다. 따라서 전자상태는 완전한 밴드 구조로 되지 않고, 금지대 내에 캐리어의 트랩준위나 국소준위가 다량으로 생기게 된다.

(a)에서 트랩준위에 있는 국소전자의 전도대로의 천이는 인가전계의 영향을 받기 쉬워, 캐리어 밀도 형태로 전계 의존성을 나타낸다.
(b)에서 에너지 E가 높은 ⓐ밴드 내에서는 밴드 전도를 나타내어 이동도 와 같이 나타내나, E가 낮은 ⓑ에서는 국소준위에서 국소준위에 터널로 옮기는 터널 호핑(hopping) 전도를 나타내며, 더욱 낮은 ⓒ에서는 국소준위 간의 거리와 전자의 점유확률이 크기 때문에 직접 터널이 곤란해져, 일단 높은 준위에 열적으로 여기된 뒤 이동하는 열여기 호핑 전도를 나타낸다. 즉 전자는 열적으로 활성화되어 준위간의 장벽을 뛰어넘어 터널링하여 이동하는 것으로, 이 때 열활성화 호핑 이동도 μ는 온도와 더불어 급증하여, 의 관계를 갖는다.
한편 전자전류에 있어서 절연체의 전압을 인가한 경우 동일한 전계에서도 전술한 벌크의 도전전류 Jb와 주입전류 Ji는 동일하지 않기 때문에 전하보존의 법칙에 의거하여 공간전하가 형성되어 양자의 전류가 같게 되게끔 전계가 변의하여 정상상태에 달한다.

참고자료

· 없음