학문
절대온도가 증가할수록 반도체의 전기전도도가 증가하는 이유는?
안녕하세요. 절대온도가 증가할수록 반도체의 전기전도도가 증가하는 이유를 띠이론 관점에서 어떻게 설명할 수 있는지 궁금합니다.
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안녕하세요. 네, 질문해주신 것과 같이 반도체의 경우, 가전자대와 전도대 사이에 약 1 eV 정도의 좁은 밴드갭이 존재하기 때문에 절대온도가 낮을 때는 열에너지가 부족하여 가전자대 전자가 전도대로 거의 전이하지 못하므로 자유 전자가 거의 없고, 전기 전도도도 매우 낮습니다. 하지만 절대온도가 증가하면, 열에너지가 커지면서 더 많은 전자들이 밴드갭을 극복하고 전도대로 들뜨게 되는데요, 이때 전도대에 올라간 전자는 자유롭게 이동하며 전류를 운반할 수 있고, 동시에 가전자대에는 정공이 남아 또 다른 전하 운반체 역할을 합니다. 따라서 온도가 올라갈수록 전자–정공 쌍의 수가 기하급수적으로 증가하여 반도체의 전기전도도가 크게 증가하게 되는 것입니다. 감사합니다.