가전자, 자유전자, 정공, EHP(Electron Hole Pair)

가전자 vs 자유전자

잔자는 원자핵 주위의 다양한 궤도를 형성하며 돌고 있다.

이때 가장 바깥쪽의 궤도에 돌고 있는 전자를 최외각전자라고 한다.

이들 중 화학 반응에 참여할 수 있는 전자가 바로 가전자이다.

따라서 최외각전자 ≠ 가전자

 

 

아래 사진은 실리콘의 원자구조다.

실리콘의 경우에는 최외각전자 수 = 가전자 수

가전자는 원자핵의 영향을 가장 적게 받으므로 충격(열 또는 빛)에 의해 쉽게 이탈할 수 있다.

이때 이탈된 가전자는 자유전자라 한다.

 

 

 

정공, EHP의 생성

 

 

출처 http://kritorkr.iptime.org/file_upload/st_gong/%EC%A0%84%EA%B8%B0%EC%9D%BC%EB%B0%98%28%EC%A0%84%EC%9E%90%EC%86%8C%EC%9E%90%ED%9A%8C%EB%A1%9C%29_U.pdf

 

위 사진에서 볼 수 있듯이 가전자였던 전자가 에너지를 받아 자유전자가 되었고

그 자유전자가 다른 가전자 자리에 들어가 자리를 바꾼 것을 볼 수 있다.

처음 에너지를 받은 가전자 자리에는 공간이 비게된다.

이때 전자가 있다가 없어진 공간을 정공이라고 한다.

 

 

전자가 없어진 공간에는 정공이 발생하므로 이를 묶어서 전자-정공쌍(EHP, Electron Hole Pair)이라 한다.