[기초] 반도체란 무엇인가? 정의, 특성, 종류, 기능, 재료

오늘은 전자로 만드는 쌀이라고 불리는반도체에 대해서 알아보자.

1. 반도체 정의

반도체를 한마디로 정의하면 도체와 절연체의 성질을 모두 가진 물질이라고 할 수 있습니다.

도체는 전기가 흐르는 물질이고, 절연체는 전기를 잘 전달하지 않는 물질입니다.

반도체는 특정 상황에서 전기를 전도할 수 있지만 항상 그런 것은 아닙니다 . 반도체의 이러한 물리적 특성으로 인해 필요한 경우 제어된 방식으로 전기를 사용하는 좋은 매체가 됩니다 .

따라서 반도체는 전도성이 절연체보다 크고 도체보다는 작은 물질이라고 말할 수 있습니다.

2. 반도체의 특성

위에서 언급했듯이 반도체는 전기의 도체와 절연체라는 이중 속성을 가지고 있습니다. 이 특성은 반도체 재료에 추가된 불순물에 따라 달라집니다(순수한 이러한 재료를 "고유"라고 함). 물질에 첨가하여 전기적 성질을 변화시키는 불순물을 도펀트(dopants)라고 하며, 순수한 반도체 물질에 불순물을 첨가하는 과정을 도핑(doping)이라고 합니다.

3. 반도체의 종류

반도체에는 2가지 유형이 있습니다.

- N형 반도체는 음전하를 띤 전자의 형태로 전류를 운반하는 반도체입니다. 이것은 전선의 전류 전도와 매우 유사합니다.

- P형 반도체는 주로 정공이라고 하는 전자 결핍으로 전류를 전달하는 반도체입니다. 구멍에는 양전하가 있습니다. 이 전하는 전자의 전하와 같고 반대입니다. 이 정공은 전자의 반대 방향으로 흐릅니다.

4. 반도체의 기능과 용도

반도체의 주요 기능은 전기 흐름을 제어하는 것입니다. 즉 필요할 때는 전기를 흐르게 하고, 필요가 없을 때는 전기를 흐르지 않게 하는 것입니다. 반도체 소자는 부피의 수백 배에 달하는 진공관의 기능을 수행할 수 있습니다. 마이크로프로세서 칩과 같은 단일 집적 회로(IC)는 진공관 세트의 작업을 수행할 수 있습니다.

5. 반도체의 재료

반도체를 만드는 데 다양한 재료가 필요합니다. 기본적으로 매우 우수하지도 혹은 매우 나쁘지도 않은 전도체가 아니어야 합니다. 그리고 원자/불순물을 추가하거나 제거하여 특성이 변경될 수 있어야 합니다.
이러한 조건에 맞는 반도체 재료에는 실리콘, 안티몬, 비소, 붕소, 탄소, 게르마늄, 갈륨비소, 셀레늄, 탄화규소, 황, 텔루륨, 대부분의 금속 산화물이 포함됩니다.

6. 반도체의 예시

-트랜지스터
트랜지스터는 반도체 물질의 단단한 조각으로 만들어진 장치이며 전자 신호를 증폭하고 전환하는 데 사용됩니다. 트랜지스터는 한 방향에서만 활성화될 수 있으며 부하 저항을 통해 더 많거나 더 적은 전류를 끌어올 수 있습니다.

-다이오드
다이오드는 전류가 한 방향으로만 흐르도록 하는 전자 부품입니다. PN 접합으로 구성된 소자입니다. 그들은 AC의 +를 통과시키고 -의 부분을 차단하기 때문에 AC를 DC로 변환하는 데 일반적으로 사용됩니다. 또는 반대로 된 경우에는 +가 아닌 -를 통과시킵니다. 다이오드는 가장 단순한 반도체 소자이며 반도체의 작동 원리를 배우고 이해하는 데 가장 적합한 소자입니다.

7. 마치며

오늘은 반도체에 대한 기초적인 지식들을 알아보자. 이번 글에서는 반도체의 정의, 특성, 종류, 기능, 재료 등을 알아보았는데 문의 사항이 있거나 추가로 알고 싶은 부분이 있다면 댓글로 문의 바란다.