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페르미 준위 평가A+최고예요

*페르미 에너지 준위*목 차1. 페르미에 대하여..2. 페르미 준위란??3. 페르미 에너지 준위의 위치4. 도핑농도와 온도에 대한 Ef의 변화*페르미에 대하여..페르미 국적 : 이탈리아 활동분야 : 물리학 출생지 : 이탈리아 로마 주요수상 : 노벨 물리학상 (1938)*페르미준위란?페르미 준위란? 물리학 (양자 역학)에서 페르미 디렉 분포 (fermi dirac -)의 변수나 페르미입자계의 화학 위치에너지 μ이다. 페르미 에너지 (fermi energy)라고도 불린다. μ의 절대영도 값을 나타내기도 한다. 결정 사이에 전자의 에너지 띠 구조를 형성한다. 절대영도의 페르미 에너지는 금속의 경우에 전자를 바닥부터 채워서 그 수가 계의 전전자수가 된 것의 전자 에너지이지만, 반도체나 절연체의 경우에는 전도 띠나 원자가 띠 사이의 밴드갭안에 있다*페르미 에너지 준위의 위치도체, 반도체, 절연체의 에너지대 구조*페르미 에너지 준위의 위치반도체 내의 종류와 성질 종류: 진성반도체, 불순물반도체(P형,N형) 진성반도체*N형 반도체그림(a) N형 반도체의 결정구조그림(b) N형 반도체의 에너지대 구조페르미 에너지 준위의 위치진성 반도체에 원자가(가전자)가 5가 원소인 도너 불순물을 넣은 반도체 도너 준위는 전도대보다 조금 낮은 곳에 위치한다.*P형 반도체그림(a) P형 반도체의 결정구조그림(b) P형 반도체의 에너지대 구조페르미 에너지 준위의 위치진성 반도체에 원자가(가전자)가 3가 원소인 억셉터 불순물을 넣은 반도체 억셉터 준위는 충만대보다 조금 높은 정도에 위치한다*도핑농도와 온도에 대한 EF의 변화도핑준위가 증가함에 따라 페르미 에너지 준위 → n형의 경우 전도대에 가까이 이동 → p형의 경우 가전자대에 가까이 이동 두 식에서 진성캐리어농도ni는 온도에 관한 함수이므로 Ef역시 온도에 관한 함수임도너농도(n형)와 억셉터 농도(p형)의 함수로서 페르미 준위의 위치*다양한 도핑농도에 대한 온도함수로서 페르미준위의 위치도핑농도와 온도에 대한 EF의 변화*참고문헌위키백과 전자이론http://way.pe.kr/Electronics/index.htm 네이버 블로그 http://blog.naver.com/rhpys?Redirect=Log logNo=50041389847*{nameOfApplication=Show}

공학/기술| 2010.03.26| 12페이지| 2,000원| 조회(1,138)

반도체, 재료, 화학, 페르미, 준위, 페르미준위

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주기율표

주 기 율 표목차정의 역사 용어 및 특성 결론 출처*정의주기율표 (Periodic table) 원소를 원자번호 순으로 나열하여 화학적 성질이 비슷한 것들을 세로줄에 오도록 배열한 표**역사되베라이너(1780~1849) - 세 쌍 원소설 존 뉴렌즈(1865) – 옥타브설 멘델레예프(1869) – 주기율표 발견 모즐리(1913) – 현대의 주기율표*역사되베라이너(1780~1849) - 세 쌍 원소설*Sr 은 Ca 와 Ba의 원자량의 중간값 은백색의 고체형태이며, 매우 무르다. 물과 격렬히 반응.역사존 뉴렌즈(1865) – 옥타브설*원자량 그 자체가 아니라 원자량 크기 순서 에 착안. 주기를 나타내는데 7 이라는 상수를 사용하였기 때문에 성질이 다소 다른 원소를 같은 가로의 열에 배열.역사존 뉴렌즈(1865) – 옥타브설*역사멘델레예프(1869) – 주기율표 발견*뉴런즈의 주기율표에서 빈칸이 존재해야함을 알아냄. 미발견 원소의 성질을 예견함.역사멘델레예프(1869) – 주기율표 발견*역사모즐리(1869) – 주기율표 발견*X선 분석실험에 의해서 원소를 원자번호에 따라 배열하면, 주기적 성질이 보다 정확히 나타난다는 사실을 발견. 원소를 원자번호 순으로 배열하여 현재의 주기율표를 만들어냄.*용어설명족 주기 구역 화학계열 이온화에너지*용어설명족(Group, 族) 세로로 같은 줄에 있는 화학원소를 부르는 것. 현재 18개의 족이 있다. 같은 족에 속하는 원소들 간에는 화학적으로 비슷한 성질이 있다.**족용어설명주기(Period, 週期) 주기율표에서 가로줄을 부르는 것. 같은주기에서는 같은 수의 전자껍질을 갖는다. 같은 주기에서는 질량은 비슷하다.**주기용어설명구역(Block) s –구역(K껍질) p –구역(L껍질) d –구역(M껍질) f –구역(N껍질)**용어설명화학계열(Chemical series, 化學系列) 물리적 화학적 성질이 비슷한 원소의 모음.*용어설명 – 화학계열(10개)알칼리 금속 (1족) 알칼리 토금속 (2족) 란타넘족 악티늄족 전이 금속 전이후 금속 준금속 비금속 할로겐 (17족) 비활성 기체 (18족)*용어설명 - 화학계열*용어설명 - 화학계열알칼리금속(1족) 은백색의 금속. 바깥의 원자껍질에 1개의 전자만을 가진다. 반응성이 매우 강하다. - 수소나 물,할로겐원소와 격렬히반응 물과 반응시 염을 생성, 물과 반응시 수산화물 생성 공기중에 방치시 빠른 속도로 반응하여 은백색 광택이 사라짐. 매우 무르고 밀도가 낮은 고체상태. 알칼리 토금속 (2족) 알칼리 금속과 희토류 원소의 중간성질을 띠고 있는는것. 알칼리금속과 성질이 비슷하다.*용어설명 - 화학계열*용어설명 - 화학계열란타넘족 라탄(57)에서 루테튬(71)까지의 원소. 라테튬(71)을 제외하고 f 구역에 속한다. 희토류원소. 악티늄족 악티늄(89)에서 로렌슘(103)까지의 원소. 희토류원소.*용어설명 - 화학계열*용어설명 - 화학계열전이 금속 3족에서 12족 원소. 주기율표의 d 구역에 속한다.*전이후 금속 13족에서 15족 원소. p 구역에 있는 금속 원소. 전기음성도가 전이금속보다는 작고, 알칼리금속 보다는 크다. 전이금속보다 녹는점,끓는점이 낮고 무르다.용어설명 - 화학계열*용어설명 - 화학계열준금속 금속과 비금속의 중간성질의 원소계열. 반도체에 사용되는 원소. 비금속 지구나 생물의 몸을 대부분 차지하고 있다. 전기음성도가 높아 결합시 다른 원자로부터 원자가 전자를 잘 받는다. 수소를 제외하고 주기율표의 오른쪽 위에 해당.*용어설명 - 화학계열*용어설명 - 화학계열할로겐 (17족) 최외각 전자껍질에 전자가 7개 존재하기 때문에 음이온이 되기 쉽다. 대부분 독성이 강하므로 흡입 및 접촉에 주의해야 한다. 비활성 기체 (18족) 최외각 전자가 모두 차 있어 화학결합을 하기 어렵다. 플라즈마 방전시 사용.(Ne, Ar..)*용어설명 - 이온화에너지이온화에너지 바닥상태에 있는 원자 또는 분자에서 1개의 전자를 꺼내어 1개의 양이온과 자유전자로 완전히 분리하는데 필요한 에너지.*출처브리태니커백과온라인(http://preview.britannica.co.kr/) 위키백과사전(http://ko.wikipedia.org/) 대한화학회(http://www.kcsnet.or.kr/) 유튜브(http://www.youtube.com/watch?v=pPdevJTGAYY)*감사합니다*{nameOfApplication=Show}

공학/기술| 2010.03.26| 34페이지| 2,000원| 조회(1,768)

반도체, 재료, 금속, 화학, 주기율표

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반데발스 결합

Opposites AttractYour subtitle goes here반데르발스 (van der Waals ) 결합반데르발스 (van der Waals ) 결합개요 반데르발스 힘 반데르발스 인력 반데르발스 반지름 반데르발스의 이해 반데르발스의 응용반데르발스 (van der Waals ) 결합반데르발스란?Johannes Diderik van der Waals 네덜란드의 물리학자 열학이론, 이온화 현상 분자 내 인력 등의 학설을 확립 1910년 노벨상 수상반데르발스 (van der Waals ) 결합반데르발스 힘 전기적으로 중성인 분자 사이에서 극히 근거리에서만 작용하는 약한 인력으로 실제기체의 상태방정식이 이상기체의 상태방정식에서 벗어나게 되는 원인반데르발스 (van der Waals ) 결합반데르발스 인력의 원인반데르발스 (van der Waals ) 결합반데르발스 힘의 비교분자들 사이에 작용하는 힘의 크기 반데르발스 결합 : 수소결합 : 공유결합 1 : 10 : 100반데르발스 (van der Waals ) 결합반데르발스의 반지름반데르발스 반지름은 공유결합 반지름보다 훨씬 크다반데르발스 (van der Waals ) 결합반데르발스 인력의 종류수소결합 편극 유발 쌍극자 분산력반데르발스 (van der Waals ) 결합반데르발스의 이해반데르발스 (van der Waals ) 결합반데르발스 공식전하요동으로 형성된 쌍극자 은 r만큼 떨어진 거 리에서 Ep1/r3 만큼의 전계를 형성한다. 편극률이 α이며, 거리가 r만큼 떨어져 있는 두 번째 원자는 이 전계에 의해 분극되며, 이로 인해 얻어지는 이 원자의 쌍극자 모멘트(diploe moment) p2ap1/r3이다. 전계에서 이러한 쌍극자 포텐셜은 E와 p2에 비례하기 때문에, 반데르발스 힘 중 인력부분은 r-6에 따라 변화하는 것이다.반데르발스 (van der Waals ) 결합반데르발스 응용반데르발스 (van der Waals ) 결합반데르발스 응용반데르발스 (van der Waals ) 결합참고문헌 과학의 열쇠 : 화학 결합 경제신문 구글 이미지 인터넷 화학공학{nameOfApplication=Show}

공학/기술| 2010.03.26| 13페이지| 2,000원| 조회(1,104)

반도체, 재료, 반데르발스, 힘의크기, 극성분자

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흑체복사

흑체복사 (Black-body Radiation)Contents 흑체복사 란 ? W ie n 의 흑체복사 스펙트럼 고전역학에서의 흑체복사 이론 Planck 의 흑체복사 이론 결론흑체복사 란 ? ■Radiation ●불을 핀 난로로부터 수 미터 떨어진 곳에서 느끼는 온기 - 뜨거워진 난로가 방출하는 적외선(보이지 않는 빛, 전자기파) 이 원인 ●뜨거워진 물체가 빛(전자기파) 를 방출하는 것을 Radiation 라 함흑체복사 란 ? ■복사에서 온도와 파장(색깔)과의 관계 ●물체의 온도를 높이면 물체의 색깔( radiation 의 진동수)이 변 한다. ●숙련된 용접공은 용접봉의 색깔로부터 온도를 짐작 암적색(약 500 o C ) 황색(약 80 o C ) 밝은회색 (약 1000 o c ) ●19세기말 제철공업발달과 함께 연구활발 - 용광로 속의 철의 온도 측정수단 - 베를린에 독일 국립물리공학연구소 - 가열된 물체의 온도와 물체가 내는 빛의 색깔분포(스펙트럼) 와의 정확한 관계흑체복사 란 ? ■ 흑체 : 주어진 온도에서 최대의 복사 에너지를 방출하는 물체이며 , 입사하는 복사 에너지를 모두 흡수하는 가상적인 물체이다 . ■ 흑체는 온도가 높을수록 더 많은 에너지를 방출하며 , 온도가 높을수록 짧은 파장의 에너지 세기가 증가한다 . 복사 세기의 강도 파장 0.5 1.0 6000K 3000K 5000K ㎛㎛ A B ■ 빈( Wien) - 가열된 물체의 온도와 물체가 내는 빛의 색깔분포와의 관계를 규명하기 위해 표준물체의 선정이 필요 ●물체의 개성에 의한 차이를 제거하기 위해 필요 . ● 특정물체가 특정색깔(개성)을 띄는 것은 그 특정색을 흡수하기 때문이다 ( 키르히호프 , 1859). ● 물체의 개성을 제거하기 위해서 모든 색깔을 흡수할 수 있는 물체가 필요. 독일 국립물리공학연구소 “온도에 따라 여러 색깔의 빛을 내는 것은 여러 색깔을 흡수하는 물체 즉 검은 물체이다”. 표준물체로 검은 물체를 찾으려 함.Wien 의 흑체복사 스펙트럼 ■ 빈의 흑체복사 스펙트럼 ●모든 빛을 흡수하는 이상적인 흑체를 찾기 힘듬 숯, 검정, 산화철 등으로 시험 ●이상적인 흑체로 작은 구멍이 뚫린 상자를 대신 작은 구멍으로 들어온 모든 빛은 몇 번 반사를 일으키는 동안 조금씩 흡수되어 다시 나오지 못한다. 즉 모든 빛을 흡수 이상적인 흑체 빈은 작은 구멍을 가진 상자( 흑체 ) 를 가지고 어떤 온도에서 어떤 파장의 빛이 얼마정도 나오는가를 정밀하게 측정하였음.Wien 의 흑체복사 스펙트럼 ■ 빈의 흑체복사 스펙트럼 측정결과 빈의 변위법칙 λ max · T = c λ max : 최대 에너지를 방출하는 파장 T : 흑체의 표면 온도 c : 비례상수고전역학에서의 흑체복사 스펙트럼 ■고전이론으로 흑체복사 스펙트럼의 이론적 설명 시도 ●영국의 레일리 -진( Rayleigh, Jeans) 의 유도 평형상태에서 공동 내 특정파장의 전자기파가 가진 에너지 = 금속표면이 방출하는 특정파장의 복사에너지 공동 내 전자기파의 스펙트럼만 계산하면 된다. 공동 내 어떤 파장의 전자기파가 몇 개 있는가? 공동 내 에는 양끝에서 마디를 가지는 전자기파만 존재 파장 진동수 빛의 속도 a고전역학에서의 흑체복사 스펙트럼 ■ 진동수 구획별 허용된 정상파 수 계산 ● 각 정상파당 에너지 kT 의 에너지 분배 고전 열 및 통계역학의 등분배법칙 ■ 고전이론으로부터의 설명실패 새로운 수수께끼Planck 의 흑체복사 이론 ■ 프랑크의 흑체복사 스펙트럼 유도 ● 레일리 -진의 유도에서의 문제점 진동수에 관계없이 똑 같은 에너지를 분배한 것. ● 착상 각 진동은 진동수에 비례하는 단위량 에너지(양자) 또는 그 정수배의 에너지만 주고 받을 수 있다. 즉 진동수가 큰 경우 단위량 이하의 에너지는 있어도 못 받는다. 높은 진동수의 정상파의 수는 많지만 에너지를 분배 받기는 어렵다. 에너지 양자( Quanta)결론 ■ 흑체복사 스펙트럼의 측정결과결론 ■ 결과 (1900년 크리스마스 무렵 독일물리학회 발표) 흑체복사 스펙트럼을 완전하게 설명하는 공식 유도 J/s J/s 현재의 인정된 값참고 http://blog.naver.com/ssemi81?Redirect=Log logNo=100003387991 - 네이버 블로그 http://www.postech.ac.kr/press/pp/part02/ch060/sec020/ - 물리학의 선구자 ( 임경순 ) http://blog.naver.com/ycl2k?Redirect=Log logNo=60032513229 - 네이버 블로그 http://qtbeam.kaist.ac.kr/CHAPTER1.pdf - 카이스트 ( 양자론의 태동 )Thank you 감사합니다 . Thank you for your attention !!!{nameOfApplication=Show}

공학/기술| 2010.03.26| 14페이지| 2,000원| 조회(517)

반도체, 재료, 화학, 복사, 흑체

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광전효과

광전효과 (photo electric effect)Contents 2. 광양자설 1. 광전효과 4. 광전효과 응용 3. 광전효과 실험광전효과 정의 원자가 빛을 받아 전자를 방출하는 현상 전자가 빛을 흡수하여 궤도를 이탈하는 현상 Work function 을 넘어 에너지 흡수 빛 , 열 , 전기장 , 충돌 방출된 광전자광전효과 특징 금속 또는 반도체 표면에 빛을 쬐면 전자가 방출된다 . 일함수 만큼의 에너지를 빛 에너지로 공급하여 전자를 금속 밖으로 이탈 시킨다 .광전효과 의 분류 광 이 온 화 외부광전효과 내부광전효과 ( 광 전 도 ) 광기전력효과 X 선 , α 선 등을 기체에 조사하면 기체의 분자 , 원자는 전자를 방출 하여 양이온이 되는 현상 고체 표면에 적외선 부근에서 자외선 부근까지의 빛을 조사했을때 자유전자를 방출하는 현상 절연체 , 반도체에 빛을 조사하면 가전자대에 있는 전자가 광에너지 를 흡수하여 전도대로 올라가 자유로이 움직일 수 있는 전자와 전공 이 생겨 전도도가 증가하는 현상 어떤 종류의 반도체에 빛을 조사하면 , 조사된 부분과 조사되지 않은 부분 사이에 전위차를 낳는 현상광양자설 빛의 이중성 정의 ( 파동 ? 입자 ?) 파동성 ! 회절 , 간섭 , 편광 입자성 ! 광전효과 , 콤퓨턴효과광양자가 빛의 속도로 물질에 쏘여지면 광전자는 에너지를 얻음 일함수의 장벽이상의 에너지를 얻은 광전자는 외부로 방출 광이 금속에 부딪치면 빛의 파장에 의해 금속표면의 전기장과 자기장이 진동 그 힘을 받아 가벼운 자유전자가 흔들려 에너지 장벽을 넘어 방출 광양자설 빛의 파동성에 의한 방출원리 빛의 입자성에 의한 방출원리 광전자 방출원리광양자설 아인슈타인 (Albert Michelson, 1879~1955) ► 아인슈타인의 광양자설 ① 1905 년 플랑크의 에너지 양자에 대한 생각을 발전시킴 ② 빛 은 에너지와 운동량을 가진 한 종류 의 입자로 행동한다 에너지 : , 운동량 : ③ 빛의 입자를 광양자 (light quantum) 또는 광자 (photon) 라고 한다 ④ 광전효과에서의 파장 , 조도 , 반응시간 에서의 문제 해결광양자설 ► 아인슈타인 식광양자설 반응시간문제 ᆞ 전자는 마치 공을 탁 쳐주는 것처럼 광자와 충돌해서 광자의 에너지를 흡수하기 때문에 반응 시간이 필요하지 않다 파장문제해결 조도문제해결 ᆞ 특정한 파장의 빛에 해당하는 광량자들은 동일한 에너지를 가지고 있다 ᆞ 비춰주는 빛의 파장이 일정할 때 광량자를 흡수한 전자의 에너지 도 일정하다 . ᆞ 전자는 광량자 한 개에 해당하는 에너지만 흡수하므로 전자가 튀어나오 려면 광량자의 에너지가 전자와 금속이 결합하는 에너지 ( 일함수 ) 보다 커야 한다 . ᆞ 사용하는 빛의 파장이 특정한 값보다 짧을 때 , 즉 광량자의 에너지가 특 정값 이상일 때만 광전효과를 관찰할 수 있다 . ᆞ 떨어져 나온 전자가 갖는 에너지는 전자가 광량자로부터 받은 에너지에 서 전자를 떼어내는데 들었던 에너지지를 뺀 값으로 일정하다 ᆞ 빛을 많이 비추면 전자 한 개의 에너지가 증가하는 것이 아니라 , 튀어나 오는 전자의 수가 증가할 뿐이다광양자설 빛 의 파 동 성 광 전 효 과 파 장 빛을 오래 쬐어 줄수록 고에너지 축적으로 진동수에 관계없이 광전자 가 튀어 나와야 한다 . 광전자의 최대 운동 에너지는 빛의 진동수에 비례한다 . 조 도 빛의 세기가 셀수록 광전효과가 잘 일어 난다 . 빛의 진동수가 금속에 따른 특 정한 진동수보다 커야 전자가 방출 된다 . 반응시간 비추어 주는 빛이 강할 수록 광전자의 에너지는 커져야 한다 . 빛이 약할 때는 전자가 튀어나오려면 어느 정도 시간이 필요하다 . 아무리 약한 빛이라도 그 특정 한 진동수만 넘으면 전자는 지 체없이 튀어나온다 .광전효과 실험 ► 실 험 방 법 ① 진공중의 양극의 금속면에 빛 을 쪼여준다 ② 양극에서 튀어나온 전자가 음 극에 도달하여 전류가 흐르게 된다 ③ 전류가 흐르지 않을 때 까지 역전압을 증가시킨다 ► 광전자의 운동에너지 ( = 운동에너지 , = 역전압에 의한 전자의 에너지 )광전효과 실험 K E m 0 F 3 C s u 0 3 F 2 u 0 2 K F 1 u 0 1 W u 광전자 방출 에너지의 선형적 특성 ► 실 험 결 과 ① 특정진동수(한계진동수) 이하의 빛 에서는 아무리 센 빛을 오래 비추어도 전자는 방출하지 않는다. ② 빛의 세기가 약해도 한계진동수 이상 의 빛을 비추면 즉시 전자가 방출한다 . ③ 방출되는 전자의 속도 ( 에너지 ) 는 비추 어 준 빛의 진동수에 비례한다 . ④ 한계진동수 이상의 빛을 비출 때 흐르 는 전류는 빛의 세기에 비례한다 . ⑤ 파동적 성질로 광전효과 현상을 설명 하려면 불가능한 점이 있다광전효과 응용 ► 디지털카메라 디지털 카메라 안에 든 네모난 판처럼 생긴 CCD( 전하결합소자 ) 라는 부품은 빛을 전기신호로 바꾸는 장치이다 . 광센서가 빛 알갱이를 전자 , 즉 전기신호로 바꾼 정보를 모아 CCD 는 사진 파일을 만든다 ► 자동 점멸등 ( 가로등 ) 빛이 강한 경우 : 광센서가 전원 차단 빛이 약한 경우 : 전원 연결로 가로등에 불이 들어옴 ► 자명종 햇빛이 비치는 경우 : 금속판에서 전자 방출 , 회로에 전류 흐름 , 스피커 작동 햇빛이 없는 경우 : 금속판에서 전자 방출 없음 ► 도난경보기 광전관으로 빛이 들어오면 전류가 발생하여 전자석이 작동된다 전자석이 쇠막대를 당겨서 경보기 장치의 회로가 끊어진 채로 있다광전효과 응용 ► 태양전지 반도체의 성질을 이용하여 빛에너지를 전기 에너지로 변환 시켜주는 장치 ① 태양전지에 태양광이 입사 ② 전자 - 정공 쌍이 생성 ③ 이들 전자 - 정공이 pn 접합부에 형성된 전기장에 의해 전자는 n 층으로 , 정공은 p 층으로 모이게 됨 ④ pn 간에 기전력이 발생하게 된다 ⑤ 이 때 양단의 전극에 부하를 연결하면 전류가 흐르게 된다 .광전효과 응용참고 문헌 블로그 : http://blog.naver.com/dante29a?Redirect=Log logNo=30044938015 네이버 백과사전 : http://100.naver.com/100.nhn?docid=18982 블로그 : http://blog.naver.com/braveattack?Redirect=Log logNo=10042932180 참고서적 : 고체전자공학Thank You !{nameOfApplication=Show}

공학/기술| 2010.03.26| 18페이지| 2,000원| 조회(609)

반도체, 광전효과, 재료, 광기전력, 광이온화

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