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 band_diagram MKLINK energy_band_diagram. WpEn:Band_diagram energy_band_diagram - curr at 아래 section중에. band_bending WpEn:Band_bending [[띠구조,band_structure]] - cur at [[구조,structure]] MKL [[원자,atom]] [[전자,electron]] [[에너지준위,energy_level]]? ... WtEn:bandstructure WpKo:띠구조 WpEn:Electronic_band_structure // 신호처리 쪽 [[변조,modulation]]관련 double sideband DSB 양측파대 upper sideband USB 상측파대 lower sideband LSB 하측파대 <> = energy gap = E,,g,, = E,,C,, - E,,V,, = energy gap (Si의 경우 1.1eV) ''//band gap하고 차이가?? 같은거?'' => WpEn:Band_gap 첫줄 "a band gap, also called an energy gap" 그럼 bandgap energy와 관계?? // [[틈,gap]] or [[간격,gap]] = band gap, 띠틈, 에너지띠간격 = fork to [[띠틈,band_gap]] '''band gap, bandgap, 띠 간격, 띠틈, 밴드갭''' kps: '띠간격, 띠틈' via https://www.kps.or.kr/content/voca/search.php?et=en&find_kw=band+gap 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 WpKo:띠틈 WpSimple:Band_gap WpEn:Band_gap https://everything2.com/title/band+gap Up: 고체물리solid-state_physics [[화학,chemistry]] == 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_eletron]]와 [[양공,hole]]을 만드는가? (즉 EHP를 만드는가?) 그렇지 않다. 최소 어느 정도 이상의 에너지가 필요하다. 그것이 '''bandgap energy'''. 기호: $E_g$ [[공유결합,covalent_bond]]을 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,silicon]]의 경우 $E_g=1.12\text{eV}$ 이 값이 크면 물론 자유전자로 떨어지는 전자의 수가 적어진다. 식은 [[전자농도,electron_concentration]](curr at [[농도,concentration#s-5]]) 참조. E,,g,, 의 값은 다이아몬드: 2.5 eV [[반도체,semiconductor]]의 경우 대체로 1 eV ~ 1.5 eV 사이. } // via https://youtu.be/EqIAv2eCxeo?t=84 김성호 { 에너지가 E,,g,,보다 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 - 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,temperature]]에 따라서도 달라진다. 온도가 증가할수록 E,,g,,는 감소하느 경향. insulator는 이게 크다. (> 6 eV) metal은 이게 없다. (= 0 eV) 반도체는 그 중간. (0.5 ~ 3) } ... Google:밴드갭+에너지 Up: [[띠틈,band_gap]] [[에너지,energy]] ---- Up: [[띠,band#s-2]] = 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_principle]]를 따르기 위해서 energy_level이 split되는 상황이 발생. 그리고 그게 촘촘하기 때문에, 마치 연속적인 것 같은 '''energy의 띠'''가 가능해짐.[* https://youtu.be/KZcVoVjouVk?t=502 김성호] ---- ''/* Compiled at [[Date(2020-10-21T19:42:08)]]. band, 특히 이 섹션은 표현/단어/용어가 통일되지 않고 난립해서 너무너무 번잡함. */'' [[결정,crystal]] 중에서, 전자의 [[에너지준위,energy_level]]가 서로 접근한 다른 원자의 영향을 받아서 띠 모양으로 퍼진 것. [[https://terms.naver.com/entry.nhn?docId=751666&cid=50324&categoryId=50324 src]] 반도체에서는 낮은에너지띠는 전자로 충만되고....(충만대 filled band) (= full band) (= 가전자대) [[https://terms.naver.com/entry.nhn?docId=752478&cid=42341&categoryId=42341 src 전용사]] (= 원자가전자대 valence band) [[https://terms.naver.com/entry.nhn?docId=608367&cid=50313&categoryId=50313 src 화용사]] 가전자대 = 가전자에 의해 채워진 에너지 밴드 [[https://terms.naver.com/entry.nhn?docId=2847175&ref=y&cid=40942&categoryId=32384 두산백과 가전자대 valence band]] // curr see [[원자가,valence]] 그 위에 전자 없고 (금지대) (= 금제대 forbidden band ?) [[https://terms.naver.com/entry.nhn?docId=752238&ref=y&cid=50313&categoryId=50313 src 전용사]] // opp. 허용대 allowable band 그 위에 전자가 자유롭게 움직이는 전도띠가 있다고 (전도대 conduction band) [[https://terms.naver.com/entry.nhn?docId=749809&ref=y&cid=42341&categoryId=42341 src 전용사]] 전도대, 전도띠, conduction_band 전도대에 있는 전자는 전도전자 [[https://terms.naver.com/entry.nhn?docId=609227&cid=42420&categoryId=42420 화용사]] ''// [[에너지준위,energy_level]]와의 정확한 관계?'' == 원자가띠,valence_band == balence or balance 가 아님. 이페이지 맨위에는 또 '가전자띠'라는 번역 ... Google:가전자띠 Naver:가전자띠 ... Google:원자가띠 Naver:원자가띠 WpKo:원자가띠 WpEn:Valence_band https://everything2.com/title/Valence+band == 전도띠,conduction_band == [[도체,conductor]]나 [[금속,metal]]은 원자가 띠와 전도 띠 사이의 에너지 간격이 없다. 전도 띠에는 [[자유전자,free_electron]]가 잘 돌아다님. 도체가 전류를 잘 통하는 이유는 이 때문. [[부도체,nonconductor]]는 에너지 간격 (띠 간격)이 넓다. [[전도,conduction]] 전기전도도([[컨덕티버티,conductivity]]) 여기 있는 전자가 excitation을 거치면 [[원자가띠,valence_band]]로 올라가는? WpKo:전도띠 WpEn:Conduction_band https://everything2.com/title/conduction+band == energy band diagram == 번역? 에너지띠그림 ?? [[에너지띠,energy_band]] [[그림,diagram]] [[다이어그램,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 diagram'''이 필요. 다만 E-k diagram의 모든 전자에 대한 에너지 level을 그려줄 수 없으므로, E,,c,, level과 E,,v,, level의 전자들에 대한 것만 (단 위치 x에 따라? chk) 그려준 것이 energy band diagram이다. [[전자,electron]]의/[[양공,hole]]의 [[퍼텐셜에너지,potential_energy]]에 대한 도식. [[위치,position]]에 대한 E,,c,,, E,,v,, level을 위치에 대해 표현해준 것. E,,c,,(x) E,,v,,(x) 여기서 E,,c,,(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 다이어그램'''은 > $-qV(x)$ 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) $E=-\frac{dV}{dx}=\frac1{q}\frac{d E_c (x)}{dx}$ E,,c,,(x)에 기울기가 있을 때, 전자(−)는 아래로 내려가고 E,,v,,(x)에 기울기가 있을 때, 양공(+)은 위로 올라간다 (공기방울처럼) } = 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) = 띠 이론 band theory, 에너지대이론, 대 이론(帶理論) = 에너지띠의 구조를 가지고 고체의 전기적 성질을 설명하는 이론 [[https://terms.naver.com/entry.nhn?docId=748233&cid=42341&categoryId=42341 전용사]] = 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 전기[[전도,conduction]]성(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,quasiparticle]]의 일종 관련: [[반도체,semiconductor]] p형반도체와의 관계 서술 TBW AKA 정공 TODO [[http://tomoyo.ivyro.net/123/wiki.php/asdf?action=fullsearch&value=%EC%96%91%EA%B3%B5&context=20 try backsrch 양공]] } [[자유전자,free_electron]] = tmp links ko = 양자역학적 관점, 요약이라 보기 편함 https://nate9389.tistory.com/1335?category=1024960 에너지 띠와 Band gap https://blog.naver.com/leeneer/222100521416 = tmp image = QQQQQ 띠 diagram에서 y축이 [[에너지준위,energy_level]] ? img from http://www.scienceall.com/%EB%B6%80%EB%8F%84%EC%B2%B4insulator/ https://i.imgur.com/VR5VnNq.jpg ---- 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,voltage]]만 걸리면 바로 전류가 흐른다. 하지만 insulator에서는 전압이 걸려도 못 흐른다. 하지만 [[금속,metal]]인데 두 band가 떨어져 있지만 위 band에도 전자가 존재하는 경우도 있는듯? chk and tbw = etc = [[스펙트럼,spectrum]]과 관계? 이 페이지는 대충 기초물리 내용인데 [[밴드,band]]페이지에는 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 ---- 확산전류의 [[전류밀도,current_density]] (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 / cm^^2^^ $q$ : 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) ---- MKLINK [[확산,diffusion]] [[전류,electric_current]] } ... [[유동전류,drift_current]]