물리전자_#7.이동도 영향 요인들(격자진동자,이온화불순물)

저번시간에 이어 오늘은 충돌(산란)에 영향을 주는 요인들에 대해서 말해보자 

 

1.격자 진동자

2.이온화된 불순물

 

이 두가지 요인에 대해서 산란이 일어나고 케리어의 이동도는 영향을 받는다

 

우선, 격자진동자의 개념부터 보자

격자진동이란,

고체물질은 눈으로 보기에는 단단히 고정된 것 처럼 보이지만 미시세계(매우작은세계)에서는

고체물질 역시 원자간의 인력에 의해 원자간의 거리가 용수철 처럼 늘었다 줄었다 하며

끊임없이 진동하고 있다.

이를 바로 격자진동이라고 한다

 

아 끊임없이 진동하니까 케리어들하고 충돌이 일어나는 거구나!

그러면 충돌이 많아지면 이동도는 감소하겠다~

그렇다면 격자진동자 산란에 의한 이동도는 어떤거에 영향을 받을까?? 

 

 

위에서 처럼 캐리어의 이동도(격자진동자에 의한)는 온도에 반비례 한다는걸 알 수 있다.

 

즉, 온도상승 ->  격자진동 증가 ->  충돌 증가 -> 이동도 감소

 

이제, 이온화된 불순물에 의한 이동도 변화를 보자

이온화된 불순물이란,

도핑을 하면 5족과 3족은 각각 전자를 주거나 받으며 극성을 가지게 된다

이는 '클룽의법칙'에 의해 캐리어들에 힘을 가하게 된다

 

이는 분명 캐리어의 이동도에 영향을 준다

 

이온화된 불순물에 의한 이동도는 온도에 비례 , 도핑농도에 반비례한다

즉,

온도증가 -> 캐리어의 열속도 증가 -> 이온에 의한 영향 감소 -> 이동도 증가 

도핑농도 증가 -> 이온화된 불순물 증가 -> 이동도 감소

 

그렇다면 두가지 요인이 모두 있을때는 어떻게 계산해야 할까?? 

아래처럼 마치 케페시터 계산 하듯이 하면 된다

. 

식의 의미자체를 보면 작은 이동도가 최종적인 이동도를 결정한다고 볼수 있다

(마치 롤에서 누가 잘하냐보다 한명의 똥이 게임의 승패를 결정짓는 것처럼 말이다..)

정리해보자!!

격자진동자에 의한 이동도는 온도에 반비례 했고,

도핑에 의한 이동도는 온도에 비례, 도핑농도에 반비례 했다

 

실제로도 그러는지 그래프를 보며 이해해보자

 

위 의 그래프는 도핑농도에 따른 이동도의 변화를 나타내고 있다

예상대로 도핑의 농도가 올라감에 따라 이동도가 감소하고 있다.

 

다만, 나중에는 농도가 올라가도 더 이상 크게 이동도가 감소 하지 않는다

왜냐면 그만큼 케리어도 많이 늘어나서 이온화된 불순물의 영향이 줄어들기 때문이다

위의 그래프는 온도에 의한 이동도의 변화를 나타낸것이다

두가지 요소가 각각 온도에 반비례,비례하기 때문에 위같은 결과가 나온다

 

그러나 실제로는 아래와 같은 결과가 나온다

아래의 그래프는 도핑과 온도 모두에 의한 이동도 변화를 나타낸 것이다

분석해보면 실제로는 도핑농도가 높은 경우는 이상적인 그래프를 나타내지만

대게의 경우 온도가 올라감에 따라 이동도가 떨어지는 걸 볼 수있다