02. 에너지 밴드 갭 (Energy Band Gap)과 도체 부도체 반도체의 구분

지난 에너지 밴드 포스팅에 이어
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01. 에너지 밴드란? (Energy Band) (Valence & Conduction & Forbidden Band)

 
도체, 반도체, 부도체의 구분에 대한
포스팅을 이어가보려 한다.
 
도체, 반도체, 부도체는
에너지 밴드 갭에 의해 구분되므로
에너지 밴드 갭에 대해 먼저 알아본다.

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1. 에너지 밴드 갭이란? (Energy Band Gap)

 

Energy Band Gap

 

 1.1 에너지 밴드 갭(Energy Band Gap)이란?

 
위 식의 의미를 말로 풀어 그 뜻을 알아보자.
- Energy Band Gap은
Conduction Band의 전자 중 가장 낮은 에너지를 갖는 전자의 에너지와
Valence Band의 전자 중 가장 높은 에너지를 갖는 전자의 에너지 차를 나타낸다.
 
- 즉,‘Valence Band의 가장 높은 에너지를 갖는 전자가
Conduction Band로 이동하기 위해 얼마나 큰 Energy를 가해야 하는가?‘
에 대한 답이 Energy Band Gap이다.
 
- 이는 Valence Band의 가장 높은 에너지를 갖는 전자에
Energy Band Gap 만큼의 에너지를 가하면
Conduction Band의 전자가 되어 자유전자로서 존재하게 된다는 것을 의미한다.
 

1.2 에너지 밴드 갭(Energy Band Gap)의 특징

 
- 물질마다 다른 값을 갖는다.
 
- 단위는 에너지 단위, eV를 사용한다.
(1 eV = 1.60217646 × 10⁻¹⁹ J)
(전자 하나가 1볼트의 전위를 거슬러 올라갈 때 드는 일)
 
- 물질의 온도에 따라 값이 달라진다.
 
- 온도가 상승할수록 Gap은 작아진다.
즉, 온도가 상승할수록 쉽게 자유전자가 형성되어
물질에 전류가 흐를 수 있게 된다.

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2. 도체 반도체 부도체의 구분

 
Energy Band Gap을 이해했다면,
도체, 반도체, 부도체를 구분하는 방법 또한 쉽게 이해할 수 있다.
 

2.1 도체

 
: Energy Band Gap이 작아
최외각 전자가 쉽게 자유전자로서
존재할 수 있는 물질.
 
: Energy Band Gap이 일반적으로 0.1eV 이하인물질
 

2.2 부도체

 
: Energy Band Gap이 커서
최외각 전자가 쉽게 자유전자로서 존재할 수 없는 물질.
: Energy Band Gap이 일반적으로 3eV 이상인물질
 

2.3 반도체

 
: Energy Band Gap이
도체와 부도체 사이의 값을 갖는 물질.
 
: Energy Band Gap이
일반적으로 0.1eV~3eV사이인 물질
 
 
 

위 글은 기업의 구매, 영업, 설계 담당자에게 도움을 드리기 위한 참조용 글입니다.

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