페르미 준위 관련해서 문의 드립니다.
안녕하세요 하얀도화지이빈다.
forbidden band에 페르미 준위가 위치해 있는데 전자가 채워져 있을 확률이 존재한다라는 것이 이해가 잘 되지 않네요
Forbidden band라 하더라도 전자는 실제로 위치해 있을수 있는건가요?
안녕하세요. 전기기사 취득 후 현업에서 일하고 있는 4년차 전기 엔지니어 입니다.
페르미 준위는 전자가 시스템 내에서 에너지를 가질 확률을 나타내는 개념으로, 절대적인 에너지를 의미하는 것은 아닙니다. 따라서 페르미 준위가 금지대역에 위치하더라도 그 지점에서 전자가 있는 것은 아닙니다. 금지대역에서는 전자가 실제로 존재할 수 없습니다. 대신 페르미-디랙 분포에 의해 페르미 준위의 위치가 전자들이 존재할 확률과 관련이 있습니다. 절대온도가 매우 높아지지 않는 이상 금지대역 내에 전자가 있을 확률은 사실상 0입니다. 따라서 금지대역에 존재하는 것이 아니라 페르미 준위는 확률적인 개념으로 이해해야 합니다.
안녕하세요. 전기전자 분야 전문가입니다.
페르미 준위는 전자의 에너지 분포를 설명하는 개념으로 절대온도에서 전자들이 어느 에너지 준위를 점유할지의 확률을 나타냅니다. 본래 절대 온도 0K에서는 전자들이 에너지 밴드 안에만 있도록 되어 있지만 온도가 올라가면 열 에너지가 전자를 밴드갭 근처로 들뜨게 만들어 소량의 전자가 도전 밴드로 이동할 확률이 생깁니다. 이 때문에 밴드갭에 페르미 준위가 위치해 있는 경우라도 전자가 채워질 수 있는 확률이 온도에 의해 존재합니다. 그러므로 금지대역 안에 있는 에너지 상태가 전자로 채워진다는 의미는 아니고, 오히려 그 경계의 상태와 관련 되어 있음을 의미합니다. 좋은 하루 보내시고 저의 답변이 도움이 되셨길 바랍니다 :)
안녕하세요. 유순혁 전문가입니다.
페르미 준위가 밴드 갭 내에 위치한다고 해서 밴드 갭에 전자가 실제로 존재할 수 있다는 것을 의미하지 않습니다.
페르미 준위는 단지 특정 온도에서의 전자 확률 분포를 설명하는 개념입니다.
안녕하세요. 박준희 전문가입니다.
말그대로 받아들이시면 됩니다.
forbidden band면 전자가 존재할수 없으나 페르미 준위가 위치해 있으면 전자가 채워져 있다는 것이죠.
감사합니다.
안녕하세요. 김재훈 전문가입니다.
페르미 준위는 전자가 채워질 확률을 결정하는 기준 에너지로 반드시 전자가 실제로 위치하는 에너지를 의미하지는 않습니다. 금지대역(Forbidden Band)에 페르미 준위가 위치할 경우 해당 에너지 준위에서 전자가 존재할 확률이 0이거나 아주 낮지만 온도나 외부 조건에 따라 미세하게 전자가 분포할 가능성은 존재합니다. 이는 양자역학적 확률에 의해 설명되며 금지대역에서 전자가 실제로 위치하는 것은 아닙니다.
안녕하세요. 서인엽 전문가입니다.
"Forbidden band" 또는 "금지대(band gap)"는 반도체 및 절연체에서 전자가 존재할 수 없는 에너지 영역을 의미하며,
밴드 구조: 물질의 전자 에너지는 연속적인 밴드(band)로 나뉩니다. 이 밴드는 에너지가 허용되는 구간을 나타냅니다. 반도체와 절연체에서는 이러한 밴드가 주로 두 개로 나뉩니다
페르미 준위(Fermi Level): 물질에서 전자들이 차지할 수 있는 에너지 수준을 나타내는 개념으로, 열적 평형 상태에서 전자들이 가장 높은 에너지 수준입니다. 페르미 준위는 금지대의 범위 내에서는 전자가 채워질 수 없는 영역에 위치할 수 있습니다.
즉,금지대는 전자가 정상적으로 존재할 수 없는 에너지 영역입니다. 그러나 페르미 준위가 금지대에 위치해 있다 하더라도, 열적 에너지나 결함, 불순물 등으로 인해 금지대 내에 전자가 존재할 가능성이 생길 수 있습니다. 실제로는 이러한 전자가 매우 적기 때문에 금지대는 기본적으로 전자가 채워질 수 없는 영역으로 이해됩니다.
답변 도움되길 바랍니다.
감사합니다.
안녕하세요. 박성호 전문가입니다.
forbidden band 안에는 전자가 존재할 수 없고, 페르미 준위는 존재할 가능성이므로 전자가 실제로 이곳에 있지 않습니다
