첫댓글다시 생각해보니 제 설명이 잘못된 듯 합니다. 왜냐하면 온도가 증가에 따른 전자의 운동에너지 변화는 거의 미미할 것 같기 때문입니다. 온도라는 것이 분자들의 운동정도이기 때문에, 원자 자체의 운동이 증가될 순 있어도 전자의 에너지 궤도 변화를 줄 정도는 아닐 것이기 때문입니다. 그래서 비슷하지만 다르게 설명해 보겠습니다. 고수님들의 검토 바랍니다. ^^;;
전에 썼듯이, 전자들은 보통 자신이 속한 전자궤도(=에너지 준위)만을 이동할 수 있는데, 금속과 같은 도체는 각 원자의 최외곽 전자궤도가 서로 겹쳐져 있습니다. 따라서 전자들이 겹쳐진 궤도를 따라서 다른 원자로 이동할 수 있고, 따라서 전류가 흐를 수 있게 되는 것입니다. 그런데 온도가 증가하면 원자들의 진동이 증가하겠죠. 그렇다면 전자궤도도 흔들립니다. 즉, 교차지점도 흔들린다는 것이지요. 보통의 경우에도 원자들은 전자 이동을 방해하는 장애물의 역할을 하는데, 온도가 심해지면 진동범위가 커지므로 더욱 많이 방해하게 됩니다. 교차지점의 흔들림도 이것과 덧붙여 방해를 증가시킬 것입니다.
따라서 온도가 증가하면 도체인 경우는 진동의 증가로 전자들이 이동이 방해되어 저항이 커지게 되는 것입니다. 반도체와 부도체는 최외곽 전자궤도가 각 원자마다 떨어져 있습니다. 반도체는 조금 떨어져 있기에 약한 전압을 가할 경우 그 간격을 전자가 뛰어넘을 수 있어서 도체처럼 행동할 수 있습니다. 이렇듯 조그만 상황변화에 따라서 부도체 또는 도체로 될 수 있기에 반도체라고 합니다. 부도체는 간격이 멀리 떨어져 있는 것이죠. 따라서 커다란 전압을 주어야만 그 간격을 전자가 뛰어 넘을 수 있습니다. 그래서 공기도 5000V 정도 주면 전기가 통하잖아요.
반도체나 부도체의 온도가 올라가면 앞에서 설명한 도체와 마찬가지로 원자들의 진동이 증가합니다. 이 진동의 증가로 떨어져 있던 원자들이 어느 순간에는 가까워지는 경우가 생기게 됩니다. 즉, 전자궤도 간격이 가까워지는 경우가 생기는 것입니다. 따라서 그런 경우를 통해서 전자들은 이전보다 쉽게 다른 원자 궤도로 이동할 수 있습니다. 즉, 저항이 줄어든 것이죠. 이렇듯 온도증가를 통한 원자들의 움직임 증가가 도체에서는 전자이동을 방해하고, 반도체와 부도체에서는 전자이동을 증가시킨다고 생각됩니다. 사실 부도체에서는 워낙 저항이 커서 온도증가가 크게 저항을 낮추진 못할 듯 하고, 반도체에 효과가 클 듯 합니다.
첫댓글 다시 생각해보니 제 설명이 잘못된 듯 합니다. 왜냐하면 온도가 증가에 따른 전자의 운동에너지 변화는 거의 미미할 것 같기 때문입니다. 온도라는 것이 분자들의 운동정도이기 때문에, 원자 자체의 운동이 증가될 순 있어도 전자의 에너지 궤도 변화를 줄 정도는 아닐 것이기 때문입니다. 그래서 비슷하지만 다르게 설명해 보겠습니다. 고수님들의 검토 바랍니다. ^^;;
전에 썼듯이, 전자들은 보통 자신이 속한 전자궤도(=에너지 준위)만을 이동할 수 있는데, 금속과 같은 도체는 각 원자의 최외곽 전자궤도가 서로 겹쳐져 있습니다. 따라서 전자들이 겹쳐진 궤도를 따라서 다른 원자로 이동할 수 있고, 따라서 전류가 흐를 수 있게 되는 것입니다. 그런데 온도가 증가하면 원자들의 진동이 증가하겠죠. 그렇다면 전자궤도도 흔들립니다. 즉, 교차지점도 흔들린다는 것이지요. 보통의 경우에도 원자들은 전자 이동을 방해하는 장애물의 역할을 하는데, 온도가 심해지면 진동범위가 커지므로 더욱 많이 방해하게 됩니다. 교차지점의 흔들림도 이것과 덧붙여 방해를 증가시킬 것입니다.
따라서 온도가 증가하면 도체인 경우는 진동의 증가로 전자들이 이동이 방해되어 저항이 커지게 되는 것입니다. 반도체와 부도체는 최외곽 전자궤도가 각 원자마다 떨어져 있습니다. 반도체는 조금 떨어져 있기에 약한 전압을 가할 경우 그 간격을 전자가 뛰어넘을 수 있어서 도체처럼 행동할 수 있습니다. 이렇듯 조그만 상황변화에 따라서 부도체 또는 도체로 될 수 있기에 반도체라고 합니다. 부도체는 간격이 멀리 떨어져 있는 것이죠. 따라서 커다란 전압을 주어야만 그 간격을 전자가 뛰어 넘을 수 있습니다. 그래서 공기도 5000V 정도 주면 전기가 통하잖아요.
반도체나 부도체의 온도가 올라가면 앞에서 설명한 도체와 마찬가지로 원자들의 진동이 증가합니다. 이 진동의 증가로 떨어져 있던 원자들이 어느 순간에는 가까워지는 경우가 생기게 됩니다. 즉, 전자궤도 간격이 가까워지는 경우가 생기는 것입니다. 따라서 그런 경우를 통해서 전자들은 이전보다 쉽게 다른 원자 궤도로 이동할 수 있습니다. 즉, 저항이 줄어든 것이죠. 이렇듯 온도증가를 통한 원자들의 움직임 증가가 도체에서는 전자이동을 방해하고, 반도체와 부도체에서는 전자이동을 증가시킨다고 생각됩니다. 사실 부도체에서는 워낙 저항이 커서 온도증가가 크게 저항을 낮추진 못할 듯 하고, 반도체에 효과가 클 듯 합니다.
바람결님의 말이 맞습니다. 전자의 양에 따라 달라지는데.. 금속은 자유전자가 많아서 온도가 올라가면 서로 방해가 되지만. 반도체는 온도가 상승하면 전자의 에너지가 커져서 캐리어가 증가하게 됩니다. 그래서 전자의 이동이 많아지게 되는거죠. 비금속도 이와비슷합니다.