물리전자 Chapter3 -고체의 양자이론(1)

유이제는 1단원, 2단원에 배운 내용을 바탕으로 반도체의 개념을 잡아가는 내용입니다. 

반도체에서 주요 사용되는 원소는 실리콘임으로 실리콘을 생각하고 봐주시면 되겠습니다.

 

에너지 밴드는 중요한 내용입니다. 어떤 원리에 의해서 증명이 되며 식이 어떻게 되는지 이해해주시길 바랍니다.

 

해당 증명에 따라 전도 대역, 가전자 대역, 금지 대역이 만들어집니다. 해당 대역들은 중요하니 꼭 기억해주실 바랍니다.

 

절연체, 반도체, 도체가 에너지 밴드의 개념으로 어떤 차이로 나뉘는지 알아야합니다.

그리고 자유 전자와 정공의 생성이 굉장히 중요합니다!

자유 전자와 정공의 움직임에 의해서 반도체가 동작한다고 해도 될만큼 의미가 있으니 어떻게 생성되는지 특징을 가지고 있는지를 기억해 주셔야 합니다.

정공은 자유 전자처럼 실존하는 입자는 아닙니다만 이해하기 쉽게 입자라고 생각하고 봐주시면 됩니다.

입자가 아니지만 자유 전자와 같이 식이 사용되는 것은 특성이 자유 전자와 비슷하기에 가능하다고 생각하면 됩니다.

 

유효 질량은 반도체 물리에서 매우 중요한 개념입니다.
특히 실리콘처럼 다이아몬드 구조의 주기적 격자 포텐셜 안에서 전자가 운동할 때, 단순한 자유 전자 질량으로는 설명할 수 없습니다.
격자 내 포텐셜 에너지와 상호작용으로 인한 에너지 밴드의 곡률 효과를 반영하여, 실효적으로 느껴지는 질량을 유효 질량이라고 정의합니다.
앞으로 등장하는 대부분의 식에서 전자와 정공의 질량은 모두 유효 질량으로 사용됩니다.
특히 에너지 밴드의 곡률이 클수록 유효 질량은 작고, 곡률이 작을수록 유효 질량은 큽니다.
정공 또한 에너지 밴드의 꼭대기에서 정의된 곡률을 통해 유효 질량이 부여되며, 이를 통해 정공도 마치 실제 입자처럼 운동방정식에 등장하게 됩니다. .

 

전체 내용은 해당 PDF를 참고해주세요.

3단원_복습.pdf

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