Electron, Free Electron, Conduction Electron   전자, 자유 전자, 전도 전자

(2019-10-07)

Electron Sea, 전자 바다, Bound Electron, 속박 전자

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1. 전자 (Electron, 電子)

  ㅇ 전기를 띈 입자
     - 물질원자를 구성하고있는 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 : Kelvin 경)
     - 음극선관에서 나타나는 음의 전하를 띈 음극선 흐름을 전자들의 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 특성치

  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]

  ※ 전자의 실험/측정
     - 질량전하 비 (e/m) 측정 : 톰슨(Joseph J. Thomson)
     - 전하질량 측정 : Robert Andrews Milkan(1868~1953)에 의해 수행됨

  ㅇ 전자의 반경      : ? (너무 작아 측정 불가능)


4. 가전자, 속박전자, 자유전자, 전도전자  비교가전자,원자가 전자,최외각 전자 (Valance Electron) 
     - 원자 최외각궤도를 약하게 속박되어 돌고있는 전자
        . 화학적인 성질 및 반응을 결정하는 데에 가장 큰 영향을 줌
           .. 원자내 나머지 전자들은 화학적 거동에 직접 관여하지 않음
     * ☞ 에너지대(가전자대) 참조

  ㅇ 속박 전자 (Bound Electron)
     - 원자핵과의 인력으로 강하게 속박되어 있는 전자

  ㅇ 자유 전자 (Free Electron) 
     - 원자 주변에서 속박되지 않고 자유롭게 이동하는 전자
        . 주로, 반도체에서 원자화학결합을 깨고 이탈한 최외각전자
           .. 이들이 전하캐리어를 형성하여 물질전류 흐름을 만듬

  ㅇ 전도 전자 (Conduction Electron) = 자유 전자
     - 금속 도체전기 전도성의 원인이 되는 자유롭게 이동하는 전자 
        . 이를두고 금속 내 자유롭게 이동하는 `전자 바다(Electron Sea)`라고 함


5. 전자의 농도

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


[반도체 기초] 1. 반도체 2. 진성/불순물/보상 반도체 3. 전자 4. 정공 5. 유효 질량 6. 질량 작용 법칙 7. 도너,억셉터 8. 항복전압

 
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