실험 5. Preparation of Semiconducting Materials in the Laboratory

1. 이론
하나의 전자가 그 결합된 상태로부터 벗어나는데 필요한 최소량의 에너지다. 반도체, 절연체의 띠구조에서 전자에 점유된 가장 높은 에너지띠 (원자가띠)의 맨 위부터 가장 낮은 공간띠 (전도띠)의 바닥까지 사이의 에너지 준위나 그 에너지 차이를 말한다. Band gap 에너지가 충족되었을 때 전자는 여기되어 자유 상태로 되고 따라서 전도에 참여하게 된다. conduction band로 전자가 이동하게 되면 뒤에 전자가 들어올 수 있는 빈 공간 hole이 생기는데 이웃하는 원자로부터 전자 하나가 이 hole로 들어올 수 있게 된다. 이 전자가 움직일 때 이는 또 다른 공간을 뒤에 남긴다. 전자가 들어올 수 있는 hole이 계속해서 움직이는 것은 결정격자 내에서 양전하 입자가 움직이는 것으로 그려질 수 있다. 그 결과 하나의 전자가 conduction band로 이동하면 conduction band에 하나의 전자가 있게 될 뿐 아니라 또한 valence band에 하나의 정공을 만들게 된다. Band gap의 통상적인 단위는 전자볼트 (eV) 이다. 물질 내부에서 전도에 기여하는 모든 전자의 위치 에너지가 1eV 변하는 것은 물질 전체의 전위가 1V 변화하는 것과 동일하다.
부도체는 valence band가 모두 차있다. 이러한 형태에서 전자가 움직이려면 band gap만큼의 에너지를 받아 conduction band로 넘어가야 되는데 부도체의 경우 이러한 band gap의 간격이 상대적으로 크다. valence band왿� conduction band의 차이, 즉 에너지 갭이 3eV이상이면valence band의 전자가 conduction band로 쉽게 올라가지 못해 전도에 참여할 수 없게 된다. 이런 물질을 부도체라 부른다. 전자를 conduction band로 보내는데 드는 에너지가 크기 때문에 부도체는 전도성이 낮으며 저항이 크다.