질문 (도움요청합니다.ㅠㅠ)에너지띠이론으로 부도체에 전류가 흐를수 없는이유

[꿈의자동차BMW Z8]

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학생들을 지도하다보니, 궁금한 점이 생겨 질문을 하게 되었습니다.ㅠㅠ 도와주세요.ㅠㅠ 

에너지띠이론으로 부도체가 전류가 흐를수 없는 이유로

1. 원자가띠에 전자가 가득채워있어서, 자유전자가 없어서 전류가 흐를수 없다.

2. 원자가띠와 전도띠사이의 띠틈의 간격이 넓어서 에너지를 가해도 전자가 이동할수 없다.

고 알고있습니다.

학생들이 질문을 한것 중 

반도체의 원자가띠의 구조는 어떠한지. 반도체도 부도체처럼 전자가 가득차있는데도 전류가 흐를수 있는이유는 무엇인지

궁금합니다.

꼭 좀 도와주세요ㅠㅠ

[꿈의자동차BMW Z8]

정말 감사합니다.^^

[어이구야]

부도체는 원자가띠가 전자로 가득채워져 있어요. 또한 원자가띠와 전도띠간의 간격이 대략 6eV정도로 매우 큽니다. 이 에너지 차를 극복하려면 열을 가해서 전자를 들뜨게 하거나, 해당하는 에너지를 가진 빛을 쬐어주어 빛을 통해 직접 에너지를 전달해야합니다.
높은 전압을 걸어주더라도 원자가자띠는 가득차있기 때문에 이동할 공간이 없어서 전기장에 의해 에너지를 공급받을 수 없어요. 열로 이정도 에너지를 주려면 수천도 이상이 필요해서 타버려요. 빛으로 공급하려면 자외선 이상의 진동수를 가진 빛이 필요합니다~

[꿈의자동차BMW Z8]

답변감사합니다. 한가지 더 궁금한것이 있는데 그럼 반도체의 원자가띠에도 전자가 가득차 있나요??ㅠ

[어이구야]

그건 온도에 따라 달라져요~ 절대0도에서는 원자가띠에 전자가 모두 차있겠지만, 상온정도에서는 보통 그림 그릴 때 원자가띠의 상단부분을 어느정도 비워서 그려 양공을 표현하고, 전도띠 하단부분을 조금 채워 그려서 전도띠에도 전자가 있음을 표현합니다.~ 이렇게 부도체와 다르게 그려요. 부도체는 원자가띠만 가득채워 그리고, 전도띠는 텅텅빈 상태로 그리잖아요 ㅎㅎ

[꿈의자동차BMW Z8]

많은 도움이 되었어요^^ 정말 감사합니다.

[어이구야]

반도체도 불순물이 섞이지 않은 진성일 때는 전류가 많이 흐르지 않아요. 불순물을 섞어야 고놈 전류 좀 흘리네 할 수 있어요ㅎㅎ
반도체는 띠틈의 간격이 대략 불순물이 전혀 섞이지 않았을 때 1eV정도입니다. 부도체보단 띠틈이 작지만 이정도 간격이면 전자가 쉽게 들뜰 수 없기 때문에 진성반도체일 때는 전기 전도도가 매우 작습니다. 그러나 불순물을 매우 소량 섞어주면 주개준위나 받개준위가 생기게 되고, 이 간격은 0.01eV정도로 매우 작아져서 전기전도도가 진성반도체에 비해 1000배이상 증가하게 됩니다~~