1. 질량,전하의 `보존성` 및 `연속성`
ㅇ 보존성
- 물질 또는 전하가 홀연히 나타나거나 사라지지 않음
. 대상 체적에서 빠져나가는, 유입되는 물질 또는 전하가 같음을 의미
ㅇ 연속성
- 물리량 보존과 관련된 미소(微小) 관점의 공간적 및 시간적 흐름의 연속성을 나타냄
2. 질량의 보존 (Mass Conservation) = 질량 보존 법칙
ㅇ 총 질량이 일정함
- 질량이 생성되거나 소멸되지 않음
※ [참고] 한편, 화학반응에서의 질량보존은 ☞ 질량보존법칙 참조
ㅇ 질량 연속방정식 (Mass Continuity Equation)
- 물질이 보존되는 공간에서 물질(질량)의 연속성을 나타내는 방정식
. 입자 농도의 시간 변화율 = 유량밀도의 발산율(발산 또는 소멸)
.. 농도의 시간 감소 = 해당 영역에서 유량밀도 발산(+)
.. 농도의 시간 증가 = 해당 영역에서 유량밀도 소멸(-)
. (내부 질량 시간 변화율) = (유입 질량 전달율) - (유출 질량 전달율)
3. 전하량의 보존 (Charge Conservation) = 전하 보존 법칙
ㅇ 총 전하량이 일정함
- 한정된 공간 내에서의 총 전하량은 변하지 않고 보존된다는 법칙
. 즉, `전하는 그 내부에서 결코 홀연히 발생되거나 소멸되지 않음`
.. 다만, 반도체에서 두 대립되는 전하로써 전자 정공 쌍(EHP)의 생성과 재결합이
있어서 전류 흐름에는 영향을 미치나, 원자 단위의 총 전하량은 보존됨
- 例) 전하량 보존 관계로부터, Kirchhoff의 전류법칙이 나타남
4. 연속방정식
ㅇ 연속방정식은, 질량,전하 보존법칙을 미소 체적에서의 흐름에 적용한 것
- 농도의 시간,공간에 따른 변화를 나타내는 방정식
. 연속방정식은 항상 물리량의 보존을 나타내는 방정식
ㅇ 질량 연속방정식 (Mass Continuity Equation)
- 면적 질량 입출입률(흐름밀도 또는 유출입유동량의 기울기) = 체적 질량 시간 변화율
ㅇ 전류 연속방정식 (Current Continuity Equation)
- 미소 체적 내 전하 보존에 따른 전하 흐름(전류)의 연속성을 나타냄
- 전류밀도 발산율 = 전하량 시간 변화율
ㅇ 등호 양변의 관계 : 흐름밀도(유출입유동량)의 기울기 = 농도의 시간 변화율
- 흐름밀도의 기울기가 있으면, 그 공간내에서 시간에 따른 입자 농도의 변화율을 보임
. 또는, 공간에서 농도의 시간변화율이 있다면, 입자 농도의 기울기가 반드시 있게됨
- 농도의 시간적 변화율이 있다면,
. 물리량 보존을 위해 입자 농도가 시간에 따라 변화함(유동,움직임)을 내포
.. 이 변화는 입자의 이동 현상에 의하거나,
.. 전하 입자의 경우에 전하 쌍의 재결합 또는 생성에 의할 수도 있음