반도체의 전기 전도도

- 도핑되지 않은 게르마늄의 전기 전도도를 온도의 함수로 측정

- 원자가띠와 전도띠 사이의 띠틈 결정

추천 구성품을 추가하시면 반도체의 전기 전도도 측정 외에 도핑 유무에 따른 전도율 측정 실험을 진행할 수 있습니다.

(* 추천 구성품만 구입하시는 경우 반도체의 전기전도도 실험을 진행할 수 없습니다.)

반도체의 전기 전도도

전기 전도도는 재료의 특성에 따라 크게 달라진다. 전도율이 상대적으로 높은 온도에서만 측정 가능한 고체 물질은 반도체로 분류된다. 온도에 전도율이 의존하는 이유는 전자가 원자가띠, 전도띠 및 띠틈으로 구성된 밴드 구조이기 때문이다. 또한 도핑 과정을 거치지 않은 순수한 반도체는 전자가 전혀 점유할 수 없다.

접지 상태에서 원자가띠는 전자가 점유하는 가장 높은 밴드이다. 전도띠는 점유하지 않은 다음 밴드이다. 이러한 띠 사이의 차이를 E_g 라고 하며 재료 자체에 따라 다른 값을 가진다. 게르마늄의 경우 E_g는 약 0.7eV이다. 온도가 증가함에 따라, 점점 더 많은 전자가 원자가띠에서 전도띠로 들뜨게 되어 원자가띠 자체에 "구멍"을 남기게 된다. 이러한 구멍은 마치 양자(+)인 것처럼 전기장 E의 영향을 받아 움직이며 전자와 같이 전류에 많이 기여한다. 

이 실험에서는 도핑되지 않은 게르마늄의 전도도를 측정하기 위해 일정한 전류(I)를 게르마늄 보드에 흐르게 한다. 전압(V) 강하가 온도에 대한 함수로 측정된다. 이를 통해 전도도를 측정할 수 있다.