반도체는 왜 금속과 달리 뜨거울수록 전기가 잘 통할까?
Why do semiconductors conduct better when hot, unlike metals?
금속은 뜨거워지면 전기가 덜 통하는데, 반도체는 왜 거꾸로 더 잘 통할까요?
무슨 일이 일어났나
금속에는 움직일 수 있는 전자가 처음부터 아주 많아서, 뜨거워지면 원자가 더 세게 떨며 전자의 길을 막습니다. NIST 표에서 구리는 1 °C 에 저항이 약 0.393 % 커집니다.
반도체는 보통 온도에서 움직일 전자가 적은데, 열을 받으면 원자에 매여 있던 전자가 풀려나 움직일 수 있는 전자(와 그 자리에 남은 구멍)가 늘어납니다.
늘어나는 효과가 원자 떨림의 방해보다 훨씬 커서, 반도체는 데울수록 저항이 줄고 전류가 늘어납니다. 시뮬레이터에서 저항을 1000 Ω 에서 500 Ω 으로 줄이면 전류가 9.00 mA 에서 18.0 mA 로 두 배가 됩니다.
💡 생활 속 예시
- 디지털 실내 온도계 가운데에는 온도에 따라 바뀌는 반도체 저항(서미스터)을 재어 숫자로 보여 주는 것이 있습니다.
- 보일러 · 냉장고의 온도 조절 부품에도 서미스터를 써서, 저항이 줄면 «따뜻해졌다» 로 읽는 것이 있습니다.
확인된 값
- 금속(구리)은 뜨거우면 저항이 커진다 — 저항 온도 계수 +0.00393 /°C
- 0.00393 1/°C 출처
교육과정에서는
- 한국 2022 · 통합과학1 · 물질과 규칙성 [10통과1-02-06]
- 일본 · 高等学校 物理基礎 (2) 様々な物理現象とエネルギーの利用
출처
이어서 보기
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