도체 · 반도체 · 부도체

핵심 원리

고체에서 많은 원자가 모이면 개별 에너지 준위가 넓어져 가전자띠와 전도띠 같은 에너지띠를 형성합니다. 두 띠 사이의 띠틈 크기에 따라 도체, 반도체, 부도체로 구분되며, 반도체는 온도와 도핑에 따라 전도성이 크게 달라집니다.

탐구 질문

• 도체, 반도체, 부도체의 에너지띠 구조는 어떻게 다를까요?
• 순수 규소에 인(P)을 도핑하면 왜 n형 반도체가 될까요?
• 반도체의 전기 전도성이 온도가 높아질수록 증가하는 까닭은 무엇일까요?

실생활 예시

• 트랜지스터와 CPU: 규소 반도체의 도핑과 전하 이동 제어
• 태양 전지: p-n 접합에서 전자와 양공의 분리 이용
• LED와 다이오드: 띠 구조와 전하 재결합, 정류 특성 활용

관찰 포인트

• 온도를 올리면 반도체의 전도띠 전자 수가 증가합니다.
• n형은 전자가, p형은 양공이 주 운반자입니다.
• 전기장을 켜면 전자는 전기장 반대 방향, 양공은 전기장 방향으로 이동하는 모습을 볼 수 있습니다.