전기 전도율이란 무엇인가요?

전기 전도율이란?

전도성의 정의

이 속성은 전류가 도체를 통해 얼마나 쉽게 흐르는지를 결정합니다. 우리가 알고 있듯이, 저항은 도체가 전류 흐름을 방해하는 특성입니다. 이는 전도성이 저항의 역수임을 의미합니다. 일반적으로 전도성은 다음과 같이 표현됩니다

전도성의 정의

전도성은 물질이 전기를 전도하는 능력을 나타내며, 그 특정 특성에 의해 결정됩니다.

에너지 밴드 이론 해석

원자 외부 궤도의 전자는 가장 적게 끌어당깁니다. 따라서 가장 바깥쪽의 원자는 부모 원자에서 쉽게 분리됩니다. 이를 이론으로 설명하겠습니다.

많은 원자가 모여 있을 때, 한 원자의 전자는 다른 원자들로부터 힘을 받습니다. 이러한 영향은 가장 외부 궤도에서 가장 두드러집니다. 이러한 힘 때문에 고립된 원자에서 명확히 정의된 에너지 수준은 이제 에너지 밴드로 확장됩니다. 이러한 현상으로 인해 보통 두 개의 밴드가 생성되는데, 바로 발렌스 밴드와 전도 밴드입니다.

금속

금속에서는 밀접하게 포장된 원자들로 인해 전자가 근처의 원자들로부터 힘을 받아 발렌스 밴드와 전도 밴드가 가까워지거나 중첩됩니다. 열이나 전기로부터 아주 적은 에너지를 입력받으면 전자들은 더 높은 에너지 수준으로 이동하여 자유 전자가 됩니다. 전원에 연결되면 이러한 자유 전자들이 양극 단자로 흐르면서 전기를 발생시킵니다. 금속은 자유 전자의 밀도가 높아서 높은 전기 전도성을 가진 우수한 도체입니다.

반도체와 절연체

반도체에서는 발렌스 밴드와 전도 밴드 사이에 충분한 폭의 금지대가 있습니다. 낮은 온도에서는 어떤 전자도 전도 밴드를 차지할 만큼 충분한 에너지를 갖지 못하므로 전하의 움직임은 불가능합니다. 그러나 상온에서는 일부 전자가 충분한 에너지를 제공하고 전도 밴드로 전이할 수 있습니다. 상온에서 전도 밴드의 전자는 금속만큼 조밀하지 않으므로 금속만큼 전기를 잘 전도하지 않습니다. 반도체는 금속만큼 전도성이 좋지 않고 전기 절연체만큼 전도성이 좋지 않습니다. 그래서 이러한 유형의 재료는 반도체라고 불립니다 - 즉, 반도체입니다.