반도체의 띠구조

반도체란 절대 영도에서 가장 위의 원자가띠가 완전히 차 있는 고체이다. 다르게 말하자면, 전자의 페르미 에너지가 금지된 띠틈에 있는 것을 말한다. (절대 영도에서 전자 상태가 어느 수준까지만 차 있게 되는데, 이를 페르미 에너지라고 한다.)

실온에서는 전자 분포가 조금 흐트러지는 현상이 발생한다. 물론 조금이긴 하지만, 무시할 수 없는 만큼의 전자가 에너지 띠간격을 넘어서 전도띠로 간다. 전도띠로 갈만큼 충분한 에너지를 가지고 있는 전자는 이웃하고 있는 원자와의 공유결합을 끊고, 자유롭게 이동할 수 있는 상태가 돼서 전하를 전도시킨다. 이렇게 전자가 뛰쳐나온 공유결합은 전자가 부족해지게 된다.(또는 자유롭게 이동할 수 있는 양공이 생겼다고도 볼 수 있다. 양공은 사실 그 자체가 움직이는 것은 아니지만, 주변의 전자가 움직여서 그 양공을 메우면 양공이 그 전자가 있던 자리로 옮겨간 것처럼 보인다. 이런 식으로 양공이 이동하는 것처럼 보인다.)

▲ <사진>가득찬 원자가띠와 비어있는 전도띠를 보여주는 반도체의 띠구조. 페르미 준위는 금지된 띠틈 (전도띠와 원자가띠 사이) 속에 있다.

사진 출처 : 위키백과

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Posted by  Mr.반