도체 부도체 반도체 비교, 도체 부도체 반도체 차이점

1. 고체의 전기적 성질에 따른 구분

  ㅇ 크게, 도체,반도체,부도체(절연체) 로 구분 가능
     - 도체 물질 例)  은, 구리, 알루미늄, 백금 등
     - 부도체 물질 例)  유리, 석영, 다이아몬드 등
     - 반도체 물질 例)  게르마늄, 실리콘, 갈륨비소, 갈륨인 등


2. 도체, 부도체/절연체/유전체, 반도체 차이점

  ㅇ 도전율 (Conductivity)
     - 도체 도전율 : 대략, 104 ~ 106 [S/㎝]
        . 완전 도체의 도전율  = ∞
        . 양도체의 도전율  ≥ 1 x 106 [S/m]
           .. 例) 구리 약 5.8 x 107, 스테인리스 스틸 약 106 [S/m] 등
        . 보통 도체의 도전율  ≥ 1 x 10-6 [S/m]
     - 부도체 도전율 : 대략, 10−18 ~ 10−8 [S/㎝]
        . 통상, 도전율이 1 x 10-10 [S/m] 보다 낮으면 부도체로 간주

     * 한편, 도전율(σ)과 반대 개념은 저항률(ρ=1/σ)임
        . 부도체 : 1010 ~ 1018 [Ω㎝]
        . 반도체 : 104 ~ 108 [Ω㎝]
        . 도체   : 10-6 ~ 10-4 [Ω㎝]


  ㅇ 전하 운반체 (Charge carrier)
     - 도체   : 무수히 많은 전도전자 있음
        . 통상, 자유전자가 대략 1028 [1/㎤] 정도 존재
     - 반도체 : 있으나 미약함
        . 의도적인 외부 도핑에 전하운반체(전자,정공)가 나타남
     - 부도체/절연체/유전체 : 없음


  ㅇ 손실탄젠트 (Loss Tangent)
     - 도체            :  σ/ωε > 0.01
        . 양도체       :  σ/ωε ≫ 1
        . 불완전 도체  :  0.01 < σ/ωε < 100
     - 부도체/절연체/유전체  :  σ/ωε < 0.01


  ㅇ 에너지밴드 구조
     


  ㅇ 에너지 밴드 갭 (Energy Band Gap)
     * (에너지 밴드를 분리시키는 금지대역, 이는 전도대 및 가전자대를 분리시킴)
     - 전도체 (Al,Au,Pt,Cu,W 등)  :  Eg ≒ 0 [eV]
     - 반도체 (Si,Ge,GaAs,InP 등) :  0 < Eg < 4 [eV]
     - 부도체/절연체/유전체 (SiO2,Si3N4 등)     :  Eg > 5 [eV]


  ㅇ 구성 관계식 (Constitutive Equation)
     - 도체     :  J = σE (구성관계식), σ(도전율: 구성관계 변수)
        . 이런 물질 내에서는, 전류 밀도(J)가 선형적 관계를 갖음
     - 부도체/절연체/유전체   :  D = εE (구성관계식), ε(유전율: 구성관계 변수)
        . 이런 물질 내에서는, 전기장 선속(D)이 선형적 관계를 갖음