전자재료개론 [4] 유효 질량

유효질량

 

 [1]탄에서 언급했듯, 전자의 거동은 물질의 '신호 제어' 측면에서 매우 중요하다.

 

2024.07.27 - [전자재료개론] - 전자재료개론 [1] 반도체 개론(도체, 반도체, 부도체/ 전자, 전류)

전자재료개론 [1] 반도체 개론(도체, 반도체, 부도체/ 전자, 전류)

 

 

 이때 전자는 처해진 환경에서 재료내에서의 움직임이 매우 다양하게 나타난다. 이런 전자 움직임의 직관적인 비교를 위해서, 주위의 영향을 받지 않은 전자의 질량은 항상 같다고 가정을 해보자.

전자를 쇠구슬에 비유해보자.

진공에서의 쇠구슬의 움직임과 물에서의 움직임은 절대 같지 않다. 또한, 바닥에서도 마찬가지이다. 그렇지만, 쇠구슬의 질량은 절대적이다. 

 

  우리는 쇠구슬의 상황처럼 입자의 움직임에 영향을 주는 변인들의 통제를 위해 물질의 질량변인을 변화시킨 '유효 질량'이라는 개념을 만들었다.

 

 

다른 예시를 다시 들어보자.

물 기둥과 공기 기둥에서 각각 쇠구슬을 떨어뜨린다면, 쇠구슬은 물에서 점성에 의해 더 느리게 떨어질 것이다.

 

유효질량의 개념을 위 예시에 대입시켜보자.

 

 물에서 쇠구슬의 유효질량이 공기 기둥에서의 쇠구슬의 유효질량보다 크다고 가정 ($m_물> m_공기$)하면,

F= ma라는 식에 의해 F가 동일한 상황에서 공기에서의 움직임이 더 빠를것이다.

 

 

이러한 개념을 전자에 대입해보자.

 

F_out는 동일 voltage로 같게 해준 상황으로 가정하자.

 

$F_{total} = F_{내부} + F_{외부} = ma$

 

$F_{외부}= ma - F_{내부} = m* a$

 

즉, 유효질량 $m*$은 내부의 힘을 고려한 질량으로 가속도를 보정하여 구한 값이다.