결정의 전기전도도 이론

소개글

금속과 반도체내에서의 온도변화에 따른 물리적인 성질변화와 이에 따른
전기전도도의 변화를 상세한 설명과 도표등으로 표현했습니다.

목차

1. 금속의 전기전도도

2. 반도체의 전기전도도
A.진성반도체의 전기전도도
B. 불순물반도체의 전기전도도

본문내용

1. 금속의 전기전도도
A. 전기전도도의 열적인성분 , 불순물성분, 결함성분
실험에 의하면, 아주 낮은 온도(0°K근방) 에서 금속의 비저항은 거의 일정하고, 온도의 증가에 따라 약간 상승한다. 어느 온도 이상이 되면 상당한 온도 영역에 걸쳐 온도에 비례하는 비저항을 보인다. 어떤 종류의 금속은 낮은 온도에서 아예 저항이 갑자기 사라져 버리는 이상한 현상, 즉 초전도 상태를 보이기도 한다. 납의 경우 7.2°K 이하의 온도에서 초전도체가 된다. 그러나 구리 같은 금속은 현재까지는 아무리 낮은 온도에서도 초전도 현상을 보이지 않고 있다.
금속의 경우 valence band와 conduction band가 겹쳐있고, 따라서 전도에 참여할 수 있는 자유로운 전자의 수가 많은 것을 볼 수 있다. 전자는 스핀이 1/2 인 Fermi 입자라서 배타원리의 지배를 받는다. 따라서 가장 높은 에너지 상태의 전자는 Fermi Energy에 해당하는 상당히 높은 에너지를 가지고 있는데, 구리의 경우는 약 7eV 정도이다. 상온에서 온도에 의한 에너지는 kT ~ 25m eV 정도 이므로 전자의 최대 속도는 온도의 변화에 별로 영향받지 않는다고 볼 수 있다. 전기장이 가해지지 않을 때는 금속의 전자의 평균 속도는 0 이다. 전기장이 가해질 때는 전기장의 방향(정확하게 말하자면 반대 방향)으로 가속되어 흘러가게 되는데, 전자가 충돌(주로 원자가 될 것이다)하여 자기가 가진 과거의 속도 정보를 모두 상실하는데 걸리는 시간을 t로 두고 그 시간 동안 전자가 진행하는 거리를 평균자유행로 로 표시하면 하나의 식이 얻어진다. 이 식에서 온도에 영향을 받을 수 있어 보이는 양은 평균자유행로 뿐이다.

참고 자료

고체전자공학,고체물리학