초전도체가 아닌 고전도 금속에서도 온도가 낮아질수록 저항이 줄어드는 이유는?

Question

보통의 금속은 온독 ㅏ내려가면 전기저항이 줄다가 어느 정도에서 바닥을 치게되죠. 전자의 산란과 격자 진동 관점에서 해당 내용에 대해 어떻게 설명할 수 있을까요?

Answer 1

안녕하세요. 김재훈 전문가입니다.

보통의 금속은 온도가 내려가면 격자 진동이 즐어들게 되면서 전자가 격자와 충돌하는 산란이 감소하면서 전기저항이 줄어 들게 됩니다 그러나 아주 낮은 온도에서는 불순물이나 결함에 의한 산란이 남아 있어 저항이 완전히 0이 되지 않고 일정한 값을 이루게 되는 겁니다

Answer 2

안녕하세요. 최정훈 전문가입니다.

금속은 온도가 내려가면 원자들의 격자 진동이 약해집니다. 그래서 전자와 부딪히는 산란현상이 줄어들게됩니다. 그결과가 저항이 감소하게 됩니다. 하지만 온도가 아주 낮아져도, 금속 내부의 불순물이나 결함 때문에 전자가 산란되서, 저항이 완전히 0이 되지는못합니다. 그래서 일정한 값을 유지하게되죠. 결국 열적 진동에 의한 저항은 사라지지만, 구조적인 결함에 의한 저항은 끝까지 남게 되는것이 결론입니다.

Answer 3

안녕하세요.

금속에서 전기 저항은 포논이나 결함에 의한 것입니다. 포논이라는 것은 격자의 진동을 말하는 것입니다.

온도가 높을 때는 격자 진동이 커져서 전자가 자주 충돌하기 때문에 저항이 커집니다.

반대로 온도가 내려가면 격자 진동이 줄어들기 때문에 전자 산란이 감소하고 전자의 평균 자유행로가 길어지기 때문에 저항이 감소하게 됩니다.

하지만 완전히 0이 되지 않는 이유는 재료 자체에 결함이 있기 때문이고, 이는 온도와는 무관한 산란이 남아 있는 결과로 볼 수 있습니다.

감사합니다.

Answer 4

안녕하세요. 김상엽 전문가입니다.
일반 금속에서 온도가 내려가면 격자 진동이 줄어들어 전자가 이동할 때 격자에 의해 산란되는 횟수가 감소합니다. 그 결과 전자의 평균 자유행로가 길어져 전기저항이 감소합니다. 다만 아주 낮은 온도에서는 불순물이나 결정 결함에 의한 산란이 남아 있어 저항이 일정 값에서 더 이상 줄지 않고 바닥값에 도달합니다.