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  7. 물질의 구조와 성질

고체의 전기적 성질


1. 절연체(부도체)

  • 전기 전도도가 매우 작아 전류가 거의 흐르지 않는 물질
  • 예) 다이아몬드, 석영, 고무 등


2. 도체

  • 전기 전도도가 커서 전류가 잘 흐르는 물질
  • 예) 구리, 은과 같은 금속


3. 반도체

  • 도체와 절연체 중간 정도의 전기 전도도를 가지며, 상황에 따라 전류가 흐르거나 흐르지 않는 물질
  • 예) 실리콘(Si), 저마늄(Ge) 등


고체의 전도성과 에너지띠의 구조


1.고체의 전도성과 에너지띠의 구조

  • 고체 내에서 전류가 흐르기 위해서는 원자가띠의 전자가 전도띠로 이동하여 자유 전자가 되어야 함. 절연체는 원자가띠가 전자로 가득 채워져 있어 전자가 옮겨갈 수 있는 빈 에너지 상태가 없다. 따라서 전자가 띠틈 이상의 에너지를 받아 전도띠로 이동하지 않는 한 전기장이 걸려도 전류가 흐르지 않음. 도체의 경우 원자가띠의 일부가 비어 있어 전자의 이동이 자유롭기 때문에 전류가 잘 흐름


2. 절연체

  • 띠틈이 매우 넓어서 전도띠로 전자가 이동하는 것이 거의 불가능하기 때문에 전류가 거의 흐르지 않음


(가) 절연체(부도체)


3. 도체

  • 원자가띠에 전자가 일부만 채워져 있거나 전도띠와 원자가띠가 일부 겹친 것으로 생각할 수 있으며, 약간의 에너지만 흡수해도 전자는 전도띠로 이동하여 전류가 흐름


(나) 도체


4. 반도체

  • 띠틈이 좁아 적당한 에너지를 흡수하면 전자가 전도띠로 이동하여 전류가 흐름


(다) 반도체


자유 전자와 양공


1. 자유 전자

  • 원자가띠에 있는 전자에 에너지를 가할 때, 원자가띠에서 전도띠로 이동하여 자유롭게 움직일 수 있는 전자임. 자유 전자가 많으면 전류가 잘 흐름


2. 양공

  • 원자가띠에 있는 전자가 에너지를 받아 전도띠로 이동하면 원자가띠에는 전자가 부족한 곳이 생기는데, 이곳을 양공이라고 함. 양공으로 전자들이 자유롭게 움직임


자유 전자와 양공


관련문제

문제

01

그림은 고체 내에서 전류가 흐르는 이유를 고체의 에너지띠 구조를 이용하여 설명한 것이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것은?

<보기>

고체의 에너지띠

선택지

① A는 양공이다.

② B는 자유 전자이다.

③ (가)는 원자가띠이다.

④ (나)에는 전자가 존재할 수 없다.

⑤ (다)는 전도띠이다.

정답 :

해설 :

원자가띠의 전자가 전도띠로 올라가 자유 전자가 됨

문제

01

그림 (가), (나)는 서로 다른 고체의 에너지띠 구조를 나타낸 것이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 원자가띠에는 전자가 모두 채워져 있다.)

<보기>

<보기>

ㄱ. (가)는 전류가 잘 흐르지 않는 절연체이다.

ㄴ. (나)는조건에따라전류가흐를수있는반도체이다.

ㄷ. (가)와 (나)에서 전류가 흐르기 위해서는 전자가 원자가띠에서 전도띠로 이동해야 한다.

선택지

① ㄱ

② ㄴ

③ ㄱ, ㄴ

④ ㄴ, ㄷ

⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

정답 :

해설 :

(가)는 절연체이고, (나)는 반도체임

참고서 연관목차

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  1. 1.시공간과 우주

    1. 1 . 시간, 공간, 운동

    2. 2 . 시공간의 새로운 이해

  2. 2.물질과 전자기장

    1. 1 . 전자기장

    2. 2 . 물질의 구조와 성질

  3. 3.정보와 통신

    1. 1 . 소리와 빛

    2. 2 . 정보의 전달과 저장

  4. 4.에너지

    1. 1 . 에너지의 발생

    2. 2 . 힘과 에너지의 이용

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