기본 전자-에너지 밴드

기체 물질에서는 분자 배열이 가깝지 않습니다. 액체에서는 분자 배열이 적당합니다. 그러나 고체에서 분자는 너무 가깝게 배열되어 분자 원자의 전자가 인접한 원자의 궤도로 이동하는 경향이 있습니다. 따라서 원자가 함께 모일 때 전자 궤도가 겹칩니다.

고체의 원자가 혼합되어 단일 에너지 레벨 대신 에너지 레벨 밴드가 형성됩니다. 밀접하게 포장 된 이러한 일련의 에너지 수준을Energy bands.

밸런스 밴드

전자는 특정 에너지 수준에서 원자에서 이동하지만 가장 안쪽 껍질에있는 전자의 에너지는 가장 바깥 쪽 껍질 전자보다 높습니다. 가장 바깥 쪽 껍질에 존재하는 전자는Valance Electrons.

일련의 에너지 준위를 포함하는 이러한 원자가 전자는 원자가 밴드라고하는 에너지 밴드를 형성합니다. 그만큼valence band는 IS 가장 높은 점유 에너지를 갖는 밴드 .

전도대

원자가 전자는 핵에 너무 느슨하게 부착되어있어 실온에서도 원자가 전자 중 일부가 밴드를 벗어나 자유 로워집니다. 이것들은free electrons 그들은 인접한 원자쪽으로 이동하는 경향이 있습니다.

이 자유 전자는 도체에서 전류를 전도하는 전자입니다. Conduction Electrons. 전도 전자를 포함하는 밴드를Conduction Band. 전도대 는 가장 낮은 점유 에너지를 가진 대역입니다 .

금지 된 간격

가전 자대와 전도대 사이의 간격은 forbidden energy gap. 이름에서 알 수 있듯이이 밴드는 에너지가없는 금지 된 밴드입니다. 따라서이 밴드에는 전자가 남아 있지 않습니다. 원자가 전자는 전도대로 이동하는 동안 이것을 통과합니다.

금지 된 에너지 갭이 클 경우 원자가 대 전자가 핵에 단단히 결합되어 있음을 의미합니다. 이제 전자를 가전 자대 밖으로 밀어 내기 위해서는 금지 된 에너지 갭과 같은 외부 에너지가 필요합니다.

다음 그림은 밸런스 밴드, 전도 밴드 및 금지 된 간격을 보여줍니다.

금지 된 간격의 크기에 따라 절연체, 반도체 및 도체가 형성됩니다.

절연체

절연체는 금지 된 간격이 커서 전도가 발생할 수없는 물질입니다. 예 : 목재, 고무. 절연체의 에너지 밴드 구조는 다음 그림과 같습니다.

형질

다음은 절연체의 특성입니다.

금지 된 에너지 격차는 매우 큽니다.
원자가 밴드 전자는 원자에 단단히 결합되어 있습니다.
절연체에 대한 금지 에너지 갭 값은 10eV입니다.
일부 절연체의 경우 온도가 상승함에 따라 전도가 나타날 수 있습니다.
절연체의 저항률은 107ohm-meter 정도입니다.

반도체

반도체는 금지 된 에너지 갭이 작고 외부 에너지가 가해지면 전도가 일어나는 물질입니다. 예 : 실리콘, 게르마늄. 다음 그림은 반도체의 에너지 밴드 구조를 보여줍니다.

형질

다음은 반도체의 특성입니다.

금지 된 에너지 격차는 매우 작습니다.
Ge의 금지 간격은 0.7eV이고 Si의 경우 1.1eV입니다.
반도체는 실제로 절연체도 아니고 좋은 전도체도 아닙니다.
온도가 증가하면 반도체의 전도도가 증가합니다.
반도체의 전도도는 약 102mho-meter입니다.

지휘자

전도체는 가전 자대와 전도대가 매우 가까워 져서 겹치면서 금지 된 에너지 갭이 사라지는 물질입니다. 예 : 구리, 알루미늄. 다음 그림은 도체의 에너지 밴드 구조를 보여줍니다.

형질

다음은 도체의 특성입니다.

지휘자에는 금지 된 간격이 없습니다.
가전 자대와 전도대가 겹칩니다.
전도에 사용할 수있는 자유 전자는 충분합니다.
전압이 약간 증가하면 전도가 증가합니다.
전자의 지속적인 흐름이 전류에 기여하기 때문에 정공 형성의 개념이 없습니다.

중요한 용어

다음 장으로 넘어 가기 전에 여기에서 몇 가지 중요한 용어를 논의 할 필요가 있습니다.

흐름

그것은 단순히 전자의 흐름입니다. 전자 또는 하전 입자의 지속적인 흐름을 전류라고 할 수 있습니다. 다음과 같이 표시됩니다.I 또는 i. 그것은에서 측정됩니다Amperes. 이것은 교류 AC 또는 직류 DC 일 수 있습니다.

전압

전위차입니다. 두 지점간에 전위차가 발생하면 두 지점간에 측정 된 전압 차이가 있다고합니다. 다음과 같이 표시됩니다.V. 그것은에서 측정됩니다Volts.

저항

그것은 전자의 흐름을 반대하는 속성입니다. 이 속성의 소유는 저항률이라고 할 수 있습니다. 이에 대해서는 나중에 자세히 설명합니다.

옴의 법칙

위에서 논의한 용어와 함께 우리는 옴의 법칙이라고하는 모든 전자 부품의 동작에 매우 중요한 표준 법칙을 가지고 있습니다. 이것은 이상적인 도체에서 전류와 전압 사이의 관계를 나타냅니다.

According to Ohm’s law, the potential difference across an ideal conductor is proportional to the current through it.

$$ V \ : \ 알파 \ : \ : I $$

이상적인 도체에는 저항이 없습니다. 그러나 실제로 모든 도체에는 약간의 저항이 있습니다. 저항이 증가하면 전위 강하도 증가하여 전압이 증가합니다.

그 후 the voltage is directly proportional to the resistance it offers.

$$ V \ : \ 알파 \ : \ : R $$

$$ V = IR $$

하지만 current is inversely proportional to the resistance.

$$ V \ : \ alpha \ : \ : I \ : \ alpha \ : \ : \ frac {1} {R} $$

$$ I = V / R $$

따라서 실제로 옴의 법칙은 다음과 같이 말할 수 있습니다.

According to Ohm’s law, the current flowing through a conductor is proportional to the potential difference across it, and is inversely proportional to the resistance it offers.

이 법칙은 회로 분석에 도움이되는 세 가지 중 알려지지 않은 매개 변수의 값을 결정하는 데 유용합니다.