에너지 밴드

에너지 밴드란?

원자핵 주위의 전자가 가질 수 있는 에너지 수준을 에너지 준위라고 한다.

원자들의 거리가 가까워지면 에너지 준위에(Energy Level) 차이가 생긴다.

왜냐하면 거리가 가까워지면서 서로의 에너지 준위에 영향을 미치기 때문이다.

각 원자의 외각에 있는 전자들이 다른 원자의 / 전자의 에너지에 영향을 준다.

그리고 파울리의 배타 원리에 따라 전자들은 동일한 에너지 준위를 가질 수 없다.

 

 

 

 

 

NEAMEN의 반도체 물성과 소자 중

거리가 멀면 각각의 에너지 레벨은 하나의 동일한 값이 된다.(그림 참고)

 

 

거리가 가까울 때 각각의 에너지 준위가 모여 띠형태를 이루고 이를 에너지 밴드(Energy Band)라고 한다.

에너지 밴드는 원자들의 거리가 일정 수준 이하일 때 생성된다.

 

 

 

 

 

 

(왼)NEAMEN의 반도체 물성과 소자 중--(오)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

 

에너지 밴드에는 총 세가지가 있다.

이해하기 쉽게 설명을 해보면

 

1. 가전자대 (Ev : Valence Band)

   가전자의 에너지 준위가 모여있는 밴드

 

2. 전도대 (Ec : Condution Band)

   자유전자의 에너지 준위가 모여있는 밴드

 

3. 금지대 (Eg : Band Gap)

    가전자대와 전도대 사이에 전자가 존재할 수 없는 에너지 밴드이다.

 

위 왼쪽 사진은 이 에너지 밴드들을 보여준다.

아래에서 위로 갈수록 에너지 레벨은 높다.

가전자는 외부의 에너지를 받아 자유전자가 되므로

자유전자의 에너지 레벨이 모여있는 전도대는 가전자대보다 높은 것을 볼 수 있다.

 

에너지 밴드는 공간이 아니다.

밴드라고 하여 공간으로 이해할 수 있지만 공간과는 무관하며

그저 에너지 준위를 나열한 것일 뿐이다.