부도체에 전기가 흐르지 않는 이유는 무엇인가요?
몇달 전 수시 면접에서 조카애가 이런 질문을 받았다고 하네요.
'분필에도 전자가 있는데, 왜 전기가 안통하죠?'
부도체에도 전자가 있다고 하는데, 왜 전기가 안통하는거죠?
안녕하세요. 김철승 과학전문가입니다.
분필에도 전자가 있지만 전기가 통하지 않는 이유는 전
자가 자유롭게 이동할 수 없기 때문입니다.
전기가 통하기 위해서는 전자가 물질 내부를 자유롭게 이동하여 전류를 형성해야 합니다.
금속은 전자가 자유롭게 이동할 수 있는 자
유 전자를 많이 가지고 있습니다. 이러한 자유 전자는 전류를 형성하여 전기가 잘 통하게 합니다.
반도체는 금속보다 자유 전자가 적지만 특정 조건 하에서
는 전자가 이동할 수 있습니다. 이러한 특징을 이용하여 다양한 전자 소자가 만들어집니다.
부도체는 전자가 매우 단단하게 결합되어 있어 자유 전자가
거의 없습니다. 전자가 이동할 수 없고 전기가 통하지 않습니다.
분필은 탄산칼슘(CaCO₃)으로 이루어져 있으며 각
원자는 전자를 가지고 있습니다. 이 전자들은 각 원자에 묶여 있어 자유롭게 이동할 수 없습니다.
즉 분필 내부에는 전자가 존재전기 전도성을 나타
낼 수 있는 자유 전자가 부족합니다.
분필을 벽돌로 이루어진 벽에 비유해보겠습니다.
벽돌은 각각 전자를 가지고 있지만 벽돌 사이에 빈 공간이 없어 전자가 이동할 수 없습니다.
금속은 벽돌 사이에 빈 공간이 많아 전자가 자유롭게 이동할 수 있습니다.
이처럼 전자의 이동성이 전기 전도성을 결정하는 중요한 요소입니다.
분필은 전자가 존재전자가 자유롭게 이동할 수 없
기 때문에 전기가 통하지 않습니다.
전기 전도성을 위해서는 자유 전자가 존재하는 것이 중요하며 분필은
자유 전자가 부족한 부도체에 속합니다.
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