▶ 금속 내의 전자운동
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에너지대 이론에서 본 도체, 반도체, 절연체
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반도체 중의 전자 성질
▶ 반도체의 종류와
성질
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반도체의 전기전도
광도전 효과 ◁
광기전 효과 ◁
루미네선스 ◁
앞에서 배운 바와 같이 주파수 ν[Hz]의 빛은 E=hν[J]의 에너지를 가지고 있으므로, 반도체에 이 빛에너지를 쬐면 다음과 같은 현상이 생긴다.
(a) 진성 반도체 |
(b) n 형 반도체 |
(c) p 형 반도체 |
그림 1-45 광전도 효과
그림 1-45와 같이 반도체에 빛을 쬐면, 그림 (a)의 진성 반도체에서는 충만대에서 전도대로 여기된 전자가 이동해서 도전성을 높여 준다. 그림(b) 및 그림(c)의 불순물 반도체에서, n형 반도체에서는 도너 준위에서 전도대로 옮아간 전자가, 그리고 p형 반도체에서는 충만대의 전자가 억셉터 준위로 옮겨진 다음에 생긴 정공이 각각 도전성을 높여 준다. 이것을 광도전 효과(photoconductivity effect)라 한다. 황화카드뮴(CdS) 광도전 소자는 이 효과를 이용한 것으로, 입사된 빛의 양의 변화를 전류의 변화로 바꾸는 소자로 쓰이고 있다.
그림 1-46 광기전 효과
pn접합 반도체의 접합부에 빛을 쬐면 전자와 정공이 생기고, 전기장이나 확산으로 인하여 그들이 이동하기 때문에 그림 1-46과 같이 p형이 양, n형이 음이 되는 기전력을 일으킨다. 이것을 광기전 효과(photogalvanic effect)라 한다. 광 다이오드(photo diode)나 광트랜지스터(phototransistor)도 이 원리를 이용한 것이며, 대표적인 것으로는 태양 전지가 있다.
그림 1-47 전기장 발광의 구조
고체 내의 여기(excitation)에 의한 발광 현상과 같이, 열을 병행하지 않는 발광 현상을 루미네선스(luminescence)라 한다. 그런데 흔히 형광체라고 하는 물질은 전자가 충만대에서 전도대로 옮겨가는 데에 충분한 여기를 받아서 이동하고, 그 다음 기저 준위까지 떨어질 때에 발광한다. 그리고 이 여기 대신에 전기장을 써서 발광시킬 경우에는 전기장 발광(electroluminescence, EL)이라 한다. 그림 1-47은 그 구조를 나타낸 것으로, 표시기나 표지 장치 등에 응용되고 있다.
