[재료공학실험3]결정의 전기전도도 실험 예비레포트

소개글

한양대학교 신소재공학부 재료공학실험3 레포트자료입니다.

목차

1.금속의 전기전도도
(1)전기전도도의 열적인 성분
(2)전기전도도의 불순물 성분
(3)전기전도도의 결함성분
2.반도체의 전기전도도
(1)고유반도체(Intrinsic semiconductor)
(2)비고유반도체 (Extrinsic Semiconductor)
*참고문헌*

본문내용

1.금속의 전기전도도

:금속이 높은 전도율을 가지고 있는 것은 페르미 에너지(Ef)보다 높은 빈 에너지 준위로 많은 자유 전자가 여기되기 때문이다. σ=n|e|μe에서의 n의 값이 커지기 때문이다. 금속의 전기전도를 비저항(전도율의 역수)의 관점에서 설명하는 것이 편리한데 그 이유는 다음과 같다. 결정 결함이 금속세서의 전기 전도에 대하여 산란 중심체(scattering center)의 역할을 하므로 결정 결함의 증가는 비저항을 증가(또는 전도율을 감소)시킨다. 결함의 농도는 금속 시편의 온도, 조성 및 냉간 가공에 따라 달라진다. 실제로 금속의 총 비저항값은 열진동, 불순물, 냉간 가공량들이 미치는 영향의 총합이다. 즉, 이 세 가지 산란 기구(scttering mechanism)는 서로 독립적으로 작용한다.. 그러므로 이와 같은 개념을 수학적 형태로 표현하면 다음과 같다.

...
(1)전기전도도의 열적인 성분

:즉, 온도의 관한 부분이라고 말할 수 있는데, 온도가 비저항에 미치는 영향은 온도 증가에 따라 열진동과 격자 불규칙성이 증가하는 데에서 기인된다. 열진동과 격자 불규칙성은 전자 산란에 중심체 역할을 한다. 비저항 값은 온도의 증가에 따라 직선적으로 증가한다. 이를 식으로 나타내면,



여기서 와 a는 금속에 따라 다른 값을 가지는 상수이다.


(2)전기전도도의 불순물 성분

:한 가지 불순물을 첨가 시킴으로서 형성되는 고용체의 경우, 불순물 농도 c가 비저항 에 비치는 영향을 원자분율(atom fraction, at%100)의 관점에서 다음과 같이 표시한다.



여기서 A는 농도에 무관하지만 불순물과 주금속에 대해서는 한수관계를 유지하는 상수이다.


(3)전기전도도의 결함성분

:결함성분 즉, 공공이나 전위 등이 많을수록 단위 내에 전자가 이동할 수 있는 공간이 커지게 되어 산란이 적게 일어난다. 그러므로 전기전도도가 좋아진다.

참고 자료

-solid state electronic devices (sixth edition)
-materials science and engineering an introduction (william d. callister Jr)
-http://www.ajou.ac.kr/~powder/files/2004mse13