고체 물질의 전기적 특성 및 전기전도

목차

1. 고체의 전기적 특성
2. 결정 고체의 에너지 준위
3. 절연체
4. 금속의 전도
5. 점유확률과 점유상태밀도

본문내용

1. 고체의 전기적 특성
모든 고체는 제각기 결정(crystal)을 가지고 있다. 결정의 모양과 방향은 물질의 종류에 따라 그리고 온도에 따라 변한다. 이렇게 결정을 가진 고체를 결정 고체(crystal solid)라고 한다. 결정 고체는 격자라고 부르는 규칙적인 3차원 구조를 이룬다. 고체마다 각자 다른 고유한 성질을 가지고 있는데 그 성질 중에는 전기전도도를 포함하여 비저항, 비저항 온도계수 등 여러 값이 다른 차이를 보인다.

<중 략>

3. 절연체
고체들 사이에 큰 퍼텐셜 차가 존재할 경우, 전류가 통하기 어렵다. 우리는 이를 절연체라고 한다. [그림 4]에서 보는 것과 같이 (A)의 전위에 전자들이 채워지기 위해 TRIANGLE E``이상의 에너지가 필요하다. 전류가 흐르기 위해서는 (A)에 전자가 채워져야 한다. 보통 다이아몬드의 경우, TRIANGLE E``값은 상온에서 자유입자의 평균 열에너지의 140배에 해당하는 5.5`eV로 매우 커서 어떤 전자도 (A)위치에 도달할 수 없다. 다이아몬드는 매우
그림 4. 절연체의 전자 배치 및 준위
좋은 절연체에 해당한다. 금속의 경우, 전자가 점유하는 준위 중 가장 높은 에너지 준위가 상대적으로 낮은 곳에 있다. 즉, 채워야 할 에너지인 의 값이 매우 작다. 이는 전자들이 에너지가 높은 준위로 쉽게 이동 가능하다는 것이다. 이렇게 금속 내에서 에너지 준위를 쉽게 이동할 수 있는 전자를 전도전자(conduction electronics)라고 한다. 전도전자는 밀폐된 용기 안에서 기체 분자들이 자유롭게 움직이듯 금속 시료 안에서 자유롭게 움직일 수 있다. 가장 높이 채워진 준위에 있는 전자는 에너지가 더 높은 준위로 쉽게 이동할 수 있어서 전기를 잘 전도한다.

4. 금속의 전도
금속의 경우, [그림 5]에서 보는 것처럼 전자가 차 있는 준위 중 가장 높은 에너지 준위도 상대적으로 낮은 곳에 분포한다.

참고자료

· 없음