Electron   전자

(2023-12-04)

Electron Sea, 전자 바다, 전자의 측정, 밀리칸 유적 실험


1. 전자 (Electron, 電子)

  ㅇ 전기를 띈 입자
     - 물질원자 내 구성 요소로써, 음 전하를 가진 소립자 (Elementary Particle)

  ※ 전자의 어원 : 호박을 의미하는 희랍어 `elektron`에서 유래
     - 호박을 문지르면 호박이 가벼운 물체를 끌어당김 (대전됨)

  ※ 전자의 발견 : (1897년) Joseph J. Thomson (영국 물리학자, 1856~1940 : Kelvin 경)
     - 음극선관에서 나타나는 음의 전하를 띈 음극선 흐름을 소립자(즉,전자)들의 흐름으로 제안함


2. 전자의 특징원자핵 주위를 돔
     - 원자핵 주위 궤도운동 (보어 원자 모형)
        . 원자 핵을 중심으로 일정한 전자궤도를 따라 운동 
           .. 전자 보어 반경 : 고전적인 정지상태에서 2.82 x 10-15 [m]
 
     - 원자핵 주위 전자구름 (양자역학원자모형)
        . 원자 핵 주위에 `전자구름(Electron Cloud)` 형태로 존재 

     - 좀 더 구체적으로,
        . 전자는 특정 껍질오비탈에 속하며,  주변을 돔     ☞ 전자배치 참조

  ㅇ 원자번호 = 양성자 수  = 전자 수
     - 중성 원자의 경우, 전자의 수는 원자번호(원자 핵 속의 양성자수)와 같음

  ㅇ 전하 운반체 (Charge Carrier) 
     - 일반 전기회로(도체)에서 전자는 전하의 운반체로 봄


3. 전자의 특성 값

  ㅇ 전자의 전하량    : e = - 1.602 x 10-19 [C]
  ㅇ 전자의 정지 질량 : m = 9.11 x 10-28 [g] = 9 x 10-31 [㎏] 
                          = 0.0005486 [amu]  (양성자의 1/1800 정도로 가벼움)
  ㅇ 질량전하 비  : e/m = 1.758819 x 108 [C/g]
  ㅇ 전자의 반경      : ? (너무 작아 측정 불가능)


4. 전자의 측정질량전하 比 (e/m)의 측정 : 1987년 톰슨(Joseph J. Thomson)
     - 당시 미립자(즉, 전자)에 대한 전하량,짙량 각각은 몰라도, 
     - 그 비(比) 만을 알아내고(측정해내고),
     - 그 둘 중 하나를 알아내면 나머지도 계산 가능하다고 밝힘

  ㅇ 전하질량 모두 측정 : 밀리칸 유적 실험
     - (Robert Andrews Milkan(1868~1953)에 의해 1909년 수행됨)
        . 분무기로 대전된 유적(기름방울)을 수평 축전기 전극 사이에 뿌려주고, 
        . 축전기 양단간 전압을 조정하면서, 
        . 중력전기장 힘이 평형이 되는, 전압 값으로부터 유적의 전하측정 가능
           . 전기장 세기 : E = V/d, 전기장 힘 : F = qE = qV/d, 중력 : mg
           . qV/d = mg  =>  q = mgd/V

  ㅇ 전자의 전하량단위전하량, 전하의 단위 참조


5. 전자의 유형

  ※ ☞ 전자 유형 참조
     - 가전자, 속박전자, 자유전자, 전도전자 비교


6. 전자의 농도

  ※ ☞ 캐리어 농도 (Carrier Concentration) 참조
     - 반도체에서의 전하운반체인 전자 및 정공농도 계산


7. 전자의 흐름

  ㅇ 전자(전하)의 흐름에 대한 물리량전류 참조

  ㅇ 전자 입자들의 진공 속 흐름  ☞ 음극선 참조

전하
   1. 전하   2. 전자   3. 대전   4. 방전   5. 정전기   6. 정전 유도   7. 전자 방출   8. 전자 유형  
반도체 기초
   1. 진성 반도체   2. 불순물/보상 반도체   3. 전자   4. 정공   5. 유효 질량   6. 질량 작용 법칙   7. 도너,억셉터   8. 항복전압   9. Si Ge 비교  


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