띠,band

가전자 띠 valence band: 전자가 차 있는 밴드, EV
forbidden band: 전자가 있을 수 없는 밴드
전도 띠 conduction band: 전자가 있을 수 있는 밴드, EC
band gap : valence band와 conduction band 사이의 간격
부도체는 넓고
반도체는 좁고
도체는 없다? chk
반도체와 부도체 구분 기준이 되는 band gap size는 2 eV ??
... mv these to section 2

CHK

Sub:

// 고체물리와 반도체 쪽

band_diagram
MKLINK energy_band_diagram.
WpEn:Band_diagram

energy_band_diagram - curr at 아래 section중에.

band_bending
WpEn:Band_bending


// 신호처리 쪽

변조,modulation관련
double sideband DSB 양측파대
upper sideband USB 상측파대
lower sideband LSB 하측파대



[edit]

1. energy gap

Eg = EC - EV = energy gap
(Si의 경우 1.1eV)

//band gap하고 차이가?? 같은거? => WpEn:Band_gap첫줄 "a band gap, also called an energy gap"
그럼 bandgap energy와 관계??


[edit]

2. band gap, 띠틈, 에너지띠간격


band gap, bandgap, 띠 간격, 띠틈, 밴드갭


대체적으로, 도체는 띠틈이 없고 반도체는 띠틈이 작으며 부도체는 띠틈이 크다.

반도체의 경우 2.5 eV 이하

middle of bandgap : $\frac12(E_c+E_v)$

AKA energy gap (wpen)

AKA forbidden band - chk ... Google:띠틈 금지대 Google:band.gap forbidden.band


Up: 고체물리solid-state_physics 화학,chemistry

[edit]

2.1. bandgap energy

띠틈에너지,bandgap_energy
밴드갭에너지, 띠틈에너지
밴드 갭 에너지, 띠틈 에너지

// from Razavi p12
{
(대충, 반도체의 경우:)
공유결합으로 이루어진 Si 같은 반도체에서, 모든 종류의 thermal_energy가 자유전자,free_eletron와 양공,hole을 만드는가? (즉 EHP를 만드는가?) 그렇지 않다. 최소 어느 정도 이상의 에너지가 필요하다. 그것이 bandgap energy.

기호: $E_g$
공유결합,covalent_bond을 이루고 있는 전자를 제자리에서 벗어나게 하는 최소 에너지,energy
(minimum energy required to dislodge an electron from a covalent bond; a fundamental property of the materal)
규소,silicon의 경우 $E_g=1.12\text{eV}$

이 값이 크면 물론 자유전자로 떨어지는 전자의 수가 적어진다.


Eg 의 값은
다이아몬드: 2.5 eV
반도체,semiconductor의 경우 대체로 1 eV ~ 1.5 eV 사이.
}

// via https://youtu.be/EqIAv2eCxeo?t=84 김성호
{
에너지가 Eg보다 큰 빛 = photon 이 valence_band 에 있는 전자로 전달되면, 즉 $E=h\nu>E_g$ 이면,
그 전자는 conduction_band 로 올라가서 electron-hole_pair를 만든다.

bandgap of semiconductors - Eg (eV)
InSb 0.18
Ge 0.67
Si 1.12
GaAs 1.42
Gap 2.25
ZnSe 2.7
Diamond 6.0
이건 물질에 따라서 이렇게 달라지지만 온도,temperature에 따라서도 달라진다. 온도가 증가할수록 Eg는 감소하느 경향.

insulator는 이게 크다. (> 6 eV)
metal은 이게 없다. (= 0 eV)
반도체는 그 중간. (0.5 ~ 3)

}




[edit]

3. energy band, 에너지띠

에너지대, 에너지띠, 에너지 밴드, energy_band (이건 항상 전자의 에너지만 얘기하는듯?)

불연속적으로 나뉘어진 에너지 상태의 집합.
수소원자hydrogen_atom 같은 경우 energy_level은 양자화된다고 보통 얘기했었지만,
silicon lattice 같은 경우 파울리_배타원리,Pauli_exclusion_principle를 따르기 위해서 energy_level이 split되는 상황이 발생. 그리고 그게 촘촘하기 때문에, 마치 연속적인 것 같은 energy의 띠가 가능해짐.[1]

/* Compiled at 2020-10-22. band, 특히 이 섹션은 표현/단어/용어가 통일되지 않고 난립해서 너무너무 번잡함. */

결정,crystal 중에서, 전자의 에너지준위,energy_level가 서로 접근한 다른 원자의 영향을 받아서 띠 모양으로 퍼진 것. [https]src
반도체에서는 낮은에너지띠는 전자로 충만되고....(충만대 filled band)
(= full band) (= 가전자대) [https]src 전용사
(= 원자가전자대 valence band) [https]src 화용사
가전자대 = 가전자에 의해 채워진 에너지 밴드 [https]두산백과 가전자대 valence band
// curr see 원자가,valence
그 위에 전자 없고 (금지대)
(= 금제대 forbidden band ?) [https]src 전용사
// opp. 허용대 allowable band
그 위에 전자가 자유롭게 움직이는 전도띠가 있다고 (전도대 conduction band) [https]src 전용사
전도대, 전도띠, conduction_band
전도대에 있는 전자는 전도전자
[https]화용사

// 에너지준위,energy_level와의 정확한 관계?

[edit]

3.1. 원자가띠,valence_band

balence or balance 가 아님.

이페이지 맨위에는 또 '가전자띠'라는 번역 ... Google:가전자띠 Naver:가전자띠 ... Google:원자가띠 Naver:원자가띠


[edit]

3.2. 전도띠,conduction_band

도체,conductor나 금속,metal은 원자가 띠와 전도 띠 사이의 에너지 간격이 없다. 전도 띠에는 자유전자,free_electron가 잘 돌아다님. 도체가 전류를 잘 통하는 이유는 이 때문.

부도체,nonconductor는 에너지 간격 (띠 간격)이 넓다.



여기 있는 전자가 excitation을 거치면 원자가띠,valence_band로 올라가는?


[edit]

3.3. energy band diagram


MKLINK band_diagram. - curr at 띠,band page 맨위 Sub중에.

// from 김성호 https://youtu.be/HrgZb6C4eTI
{
E-k도표,E-k_diagram{ E-k는 각각 에너지,energy 파수,wavenumber ... MKLINK 전자,electron diagram 역공간,reciprocal_space or k-space } 은 위치 $x$ 에 대한 정보가 부족하므로
(i.e. x축이 $k$ 이기 때문에 위치에 대한 전자들의 에너지 정보를 알 수 없다)
그래서 energy band diagram이 필요.

다만 E-k diagram의 모든 전자에 대한 에너지 level을 그려줄 수 없으므로,
Ec level과 Ev level의 전자들에 대한 것만 (단 위치 x에 따라? chk) 그려준 것이 energy band diagram이다.

전자,electron의/양공,hole의 퍼텐셜에너지,potential_energy에 대한 도식.
위치,position에 대한 Ec, Ev level을 위치에 대해 표현해준 것.
Ec(x) Ev(x)
여기서 Ec(x)는 전자의 전기적 퍼텐셜에너지 즉 // mklink 전기퍼텐셜에너지,electric_potential_energy
$W=-qV=E_c(x)$
그리고 반도체 내의 전위,electric_potential 분포는 그걸 전하로 나눠준
$V(x)=-\frac{E_c(x)}{q}$
이다. 반도체 내에서 전압,voltage(전위차) 분포를 구하고 싶다면
$V(x)-V_{\rm ref}=-\frac{E_c(x)}{q}$
(이때 물론 $V_{\rm ref}=0$ 으로 놓으면 편하다)

결론적으로 에너지 밴드 다이어그램은
$-qV(x)$
를 그린 그림이라고 보면 된다. i.e.
$E_c(x)=-qV$

이걸 가지고 전위/전압도 알 수 있고 (다음과 같이)
$V=-\frac{W}{q}=-\frac{E_c(x)}{q}$
전기장도 알수 있다 (다음과 같이 위치에 대해 한번 미분해서 마이너스 부호를 붙이면)
$E=-\frac{dV}{dx}=\frac1{q}\frac{d E_c (x)}{dx}$

Ec(x)에 기울기가 있을 때, 전자(−)는 아래로 내려가고
Ev(x)에 기울기가 있을 때, 양공(+)은 위로 올라간다 (공기방울처럼)
}

[edit]

4. 가청대역 audio band

가청대역 audio band : 사람이 귀로 들을 수 있는 소리,sound(가청음) 스펙트럼,spectrum,
20 Hz ~ 20 kHz 주파수,frequency 범위

(Sedra 8e ko p11)

[edit]

5. 띠 이론 band theory, 에너지대이론, 대 이론(帶理論)

에너지띠의 구조를 가지고 고체의 전기적 성질을 설명하는 이론
[https]전용사


[edit]

6. 고딩내용(EBS수특에서), 한글표현 ...........TOMERGE TO UP

에너지띠: 원자의 (원자내의 전자?) 에너지 준위가 허용된 부분을 색칠한 그런 거? TOASK
TOASK 띠는 에너지띠를 줄인말인가?

허용된 띠: 고체 내의 전자들이 존재할 수 있는 에너지띠

띠틈(띠간격, band gap): 허용된 띠 사이에 전자가 존재할 수 없는 에너지 간격
고체의 전기전도,conduction성(전기전도성; curr. go to 컨덕턴스,conductace or 컨덕티버티,conductivity)은 띠틈에 의해 결정됨
// 밴드갭 band_gap

원자가띠(valence band): 원자 가장 바깥쪽에 있는 전자가 차지하는 에너지띠
// valence_band

전도띠(conduction band): 원자가띠의 전자가 에너지를 흡수하여 이동할 수 있는 띠, 원자가띠 위에 위치
원자가띠 위의 허용된 띠
// conduction_band

금속에서는 전도띠가 원자가띠(wpko says..)
QQQQ: 원자가띠에 있는 전자가 에너지를 받아 띠틈을 돌파하면 전도띠로 올라감? CHK

그외 관련
양공,electron_hole
{
전자,electron? 아님 자유전자,free_electron? 가 비어 있는 상태를 표현한 준입자,유사입자,quasiparticle의 일종

관련: 반도체,semiconductor p형반도체와의 관계 서술 TBW
AKA 정공




[edit]

7. tmp links ko

양자역학적 관점, 요약이라 보기 편함
https://nate9389.tistory.com/1335?category=1024960


[edit]

8. tmp image

QQQQQ 띠 diagram에서 y축이 에너지준위,energy_level ?

https://i.imgur.com/QrJntfS.png


보다시피
insulator에선 전자가 valence band에서 conduction band로 'jump'할 수 없다. (or 매우 힘들다)
semiconductor에서는 적당한 band gap이 있다.
conductor에선 (대개 금속) 두 band가 overlapped - 그래서 전압,voltage만 걸리면 바로 전류가 흐른다. 하지만 insulator에서는 전압이 걸려도 못 흐른다.
하지만 금속,metal인데 두 band가 떨어져 있지만 위 band에도 전자가 존재하는 경우도 있는듯? chk and tbw

[edit]

9. etc


이 페이지는 대충 기초물리 내용인데 밴드,band페이지에는 다른분야를 적을까?? TBD

https://i.imgur.com/p3uEsxph.png


intrinsic semiconductor(진성반도체): 페르미 준위Fermi_level가 금지대역forbidden_band 중앙에 위치
→ 전자와 양공의 농도가 같음.
N형 반도체: 페르미 준위 $E_n$ 이 $E_C$ 에 가까움
→ 전자의 농도가 양공의 농도보다 큼 (다수캐리어: 전자, 소수캐리어: 양공)
P형 반도체: 페르미 준위 $E_p$ 가 $E_V$ 에 가까움
→ 양공의 농도가 전자의 농도보다 큼 (다수캐리어: 양공, 소수캐리어: 전자)

반도체의 전류

대충 두가지
확산전류: 농도차이로 인한,
표류전류: 전기장으로 인한? chk

확산전류,diffusion_current
{
캐리어 농도 차이로 인해 발생하는 전류? chk
캐리어 농도가 높은 영역에서 낮은 영역으로 이동하는 확산현상에 의해 발생하는 전류

$J_n=qD_n\frac{dn}{dx}$
$J_p=qD_p\frac{dp}{dx}$

where
$D_n$ : 전자의 확산계수
$D_p$ : 양공의 확산계수
$n$ : 전자의 농도?
$\frac{dn}{dx}$ : 전자의 농도의 gradient?

// via http://kocw.net/home/cview.do?cid=c908683a6462eac7 신경욱 1. 26m


(실리콘 막대 한쪽에 hole injection 되어, x축 방향으로 확산되는 상황)

어떤 지점의 전류의 크기는 그 점에서의
농도 곡선의 기울기
또는 농도 경사도(concentration gradient)에 비례할 것이다. (농도,concentration 기울기,gradient)

$J_{D,p} = -q \, D_p \, \frac{dp(x)}{dx}$

여기서
$J_{D,p}$ : 전류밀도(즉 x축에 수직인 단위 면적당 전류), A / cm2
$q$ : 전자 하나의 전하량
$D_p$ : 정공의 확산계수,diffusion_constant 혹은 확산도(diffusivity)
$p(x)$ : x지점에서의 정공의 농도
경사도(dp/dx)는 음수이고 x축으로의 전류는 양수임을 주목하라.

전자 농도의 경사로 인해 전자가 확산되는 경우도 비슷.

$J_{D,n} = q \, D_n \, \frac{dn(x)}{dx}$

여기서
$D_n$ : 전자의 확산계수 혹은 확산도

(Sedra 8e ko p54 1.9.2 확산전류)


}
...


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