가전자 띠 valence band: 전자가 차 있는 밴드, E
V
forbidden band: 전자가 있을 수 없는 밴드
전도 띠 conduction band: 전자가 있을 수 있는 밴드, E
C
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
energy_band_diagram - curr at 아래 section중에.
// 신호처리 쪽
변조,modulation관련
double sideband DSB 양측파대
upper sideband USB 상측파대
lower sideband LSB 하측파대
1. energy gap ¶
Eg = EC - EV = energy gap
(Si의 경우 1.1eV)
//band gap하고 차이가?? 같은거? =>
Band_gap첫줄 "a band gap, also called an energy gap"
그럼 bandgap energy와 관계??
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 :
AKA energy gap (wpen)
2.1. bandgap energy ¶
// 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.
이 값이 크면 물론 자유전자로 떨어지는 전자의 수가 적어진다.
bandgap of semiconductors - E
g (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 E
g는 감소하느 경향.
insulator는 이게 크다. (> 6 eV)
metal은 이게 없다. (= 0 eV)
반도체는 그 중간. (0.5 ~ 3)
}
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.
/* 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.
src(https://terms.naver.com/entry.nhn?docId=751666&cid=50324&categoryId=50324)
반도체에서는 낮은에너지띠는 전자로 충만되고....(충만대 filled band)
(= full band) (= 가전자대)
src 전용사(https://terms.naver.com/entry.nhn?docId=752478&cid=42341&categoryId=42341)
(= 원자가전자대 valence band)
src 화용사(https://terms.naver.com/entry.nhn?docId=608367&cid=50313&categoryId=50313)
가전자대 = 가전자에 의해 채워진 에너지 밴드
두산백과 가전자대 valence band(https://terms.naver.com/entry.nhn?docId=2847175&ref=y&cid=40942&categoryId=32384)
// curr see
원자가,valence
그 위에 전자 없고 (금지대)
(= 금제대 forbidden band ?)
src 전용사(https://terms.naver.com/entry.nhn?docId=752238&ref=y&cid=50313&categoryId=50313)
// opp. 허용대 allowable band
그 위에 전자가 자유롭게 움직이는 전도띠가 있다고 (전도대 conduction band)
src 전용사(https://terms.naver.com/entry.nhn?docId=749809&ref=y&cid=42341&categoryId=42341)
전도대, 전도띠, conduction_band
전도대에 있는 전자는 전도전자
화용사(https://terms.naver.com/entry.nhn?docId=609227&cid=42420&categoryId=42420)
// 에너지준위,energy_level와의 정확한 관계?
3.2. 전도띠,conduction_band ¶
3.3. energy band diagram ¶
MKLINK band_diagram. - curr at 띠,band page 맨위 Sub중에.
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.
결론적으로
에너지 밴드 다이어그램은
를 그린 그림이라고 보면 된다. i.e.
이걸 가지고 전위/전압도 알 수 있고 (다음과 같이)
전기장도 알수 있다 (다음과 같이 위치에 대해 한번 미분해서 마이너스 부호를 붙이면)
E
c(x)에 기울기가 있을 때, 전자(−)는 아래로 내려가고
E
v(x)에 기울기가 있을 때, 양공(+)은 위로 올라간다 (공기방울처럼)
}
5. 띠 이론 band theory, 에너지대이론, 대 이론(帶理論) ¶
에너지띠의 구조를 가지고 고체의 전기적 성질을 설명하는 이론
전용사(https://terms.naver.com/entry.nhn?docId=748233&cid=42341&categoryId=42341)
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
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
TODO
try backsrch 양공(http://tomoyo.ivyro.net/123/wiki.php/asdf?action=fullsearch&value=%EC%96%91%EA%B3%B5&context=20)
8. tmp image ¶
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
이 페이지는 대충 기초물리 내용인데
밴드,band페이지에는 다른분야를 적을까?? TBD
intrinsic semiconductor(진성반도체): 페르미 준위Fermi_level가 금지대역forbidden_band 중앙에 위치
→ 전자와 양공의 농도가 같음.
N형 반도체: 페르미 준위
이
에 가까움
→ 전자의 농도가 양공의 농도보다 큼 (다수캐리어: 전자, 소수캐리어: 양공)
P형 반도체: 페르미 준위
가
에 가까움
→ 양공의 농도가 전자의 농도보다 큼 (다수캐리어: 양공, 소수캐리어: 전자)
반도체의 전류
대충 두가지
확산전류: 농도차이로 인한,
표류전류: 전기장으로 인한? chk
(실리콘 막대 한쪽에 hole injection 되어, x축 방향으로 확산되는 상황)
여기서
: 전류밀도(즉 x축에 수직인 단위 면적당 전류), A / cm
2
: 전자 하나의 전하량
: 정공의
확산계수,diffusion_constant 혹은 확산도(diffusivity)
: x지점에서의 정공의 농도
경사도(dp/dx)는 음수이고 x축으로의 전류는 양수임을 주목하라.
전자 농도의 경사로 인해 전자가 확산되는 경우도 비슷.
여기서
: 전자의 확산계수 혹은 확산도
(Sedra 8e ko p54 1.9.2 확산전류)
}
...