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Semiconductor/반도체 이야기222

어제, 오늘, 그리고 내일, 생활 속의 반도체 - 미래편 미래를 주도할 반도체 앞으로 반도체는 어떠한 모습으로 우리 곁으로 다가올까. 먼저 아이들이 공부하는 교실로 가보자. 아이들은 이제 가방 안에 무거운 교과서를 넣지 않는다. 태블릿PC로 교과서를 대체하는 기술은 미래가 아니며, 이미 일부 학교에서는 사용 중이다. 대신 미래에는 각각의 아이들에 대한 전자 신상명세서, 즉 일종의 데이터베이스 같은 것이 있다. 여기에는 기본적인 개인정보뿐만 아니라 아이의 학습 이력에 대한 정보와 잘하고 부족한 부분들을 분석한 결과를 바탕으로 만들어진 맞춤형 교과과정이 제시되고, 그에 필요한 학습 내용도 같이 제공하며, 동시에 이러한 정보는 선생님에게도 전달되어 어떤 아이에게 어떤 내용의 학습이 필요할지를 알려준다. 마치 개인교사를 두는 것과 같다고 볼 수 있다. 이번에는 상점으.. 2014. 8. 1.
p-n 접합 단결정 구조 내에서 불순물형이 받개(p-형)에서 주개(n-형)로 갑자기 변화하면 p-n 접합이 형성된다(→ 색인 : p-n 접합). p쪽에서는 양공이 주된 운반자이며, 따라서 이것은 다수 운반자라고 부른다. p쪽에서는 열에 의해서 생성된 전자도 얼마간 존재한다. 이들은 소수 운반자라고 한다. n쪽에서는 전자가 다수 운반자이고, 양공이 소수 운반자이다. 접합 근처는 자유전하 운반자가 없는 영역이다. 이 영역은 공핍층(depletion region)이라고 부르는데, 절연체처럼 행동한다. p-n 접합의 가장 중요한 특징은 그것이 정류 작용을 한다는 것이다. 즉 전류가 한쪽으로만 흐르게 된다. 그림3은 대표적인 실리콘(규소) p-n 접합의 전류-전압 특성을 보여주고 있다. 순방향 인가전압이 p-n 접합에 걸리면.. 2014. 7. 30.
어제, 오늘, 그리고 내일, 생활 속의 반도체 - 과거와 현재편 반도체! 과거의 반도체는 뭔가 특별하고 비싼 가격 때문에 좀 동떨어진 것이라는 인식이 있었는데, 지금은 우리 곁에서 자연스럽고 친숙한 존재가 되었다. 나아가 이제 반도체는 우리 생활 속에 아주 스며들어왔기에 미처 주위에 있었는지조차 알아채지 못하고 지낼 때가 많아졌다. 더 이상은 새로운 것이 아니라는 인식 때문일 것이다. 그러면 반도체가 과거에는 어떤 역할을 해왔는지, 지금은 어떤 모습으로 우리 곁에 있으며, 또 앞으로는 어떤 모습으로 변해갈지 점점 궁금해진다. 가까운 과거의 반도체 역사가 아주 오래된 것은 아니지만, 제일 먼저 우리에게 다가온 반도체는 군사용 컴퓨터를 통해서였다. 군사와 보안이라는 말 그대로 뭔가 비밀스럽고 다가가기 조심스러운 느낌의 물건이었고, 실제 가격에서도 우리가 손쉽게 이용하고 .. 2014. 7. 28.
반도체의 전기적 성질 단결정은 원자가 3차원의 주기적 모양으로 배열된 결정을 말한다. 그림에서 보면, 순도가 매우 높고 불순물의 양은 무시할 정도인 순수한 규소(실리콘) 결정의 단순화된 2차원 구조를 나타내고 있다. 각각의 규소원자는 4개의 인접 원자로 둘러싸여 있다. 또 각 원자는 외곽에 4개의 전자를 가지고 있고, 이 전자를 4개의 인접 원자와 공유하고 있다. 두 핵이 전자를 서로 끌어당김으로써 두 원자가 묶여진다. 이 전자 공유는 공유 결합으로 알려져 있다. 저온에서 전자는 각각의 결정 내의 위치에 구속되어 있어서 전기전도에 이용될 수 없다. 고온에서는 열진동으로 일부의 공유 결합이 깨져서 자유전자가 생성된다. 전자가 일단 공유 결합으로부터 벗어나면 그 결합에는 전자 결핍이 생긴다. 이 결핍은 인접 전자 중의 하나에 의.. 2014. 7. 23.
반도체, 그리고 미래 – 양자 컴퓨터 양자 컴퓨터 이번에 알아볼 ‘양자 컴퓨터(Quantum computer)’를 이해하기 위하여, 잠시 물리학의 양자에 관해 살펴보자. ‘양자(量子, Quantum)’란 더 나눌 수 없는 물질 혹은 물리량의 최소량 단위다. 먼저, 물질의 기본 입자 단위인 ‘원자(原子, Atom)’를 예로 들어보자. 원자는 물질의 가장 최소 기본 물질이라고 할 수 있다. 이 원자들이 합쳐져 분자가 되고, 분자들이 모여 손에 잡히는 물질이 된다. 원자 크기는 너무 작아 우리 회사에 있는 고배율 현미경이나 전자 현미경으로도 관찰할 수 없다. 그렇다면 원자는 얼마나 작을까. 원자 하나를 1억 배 정도 크게 만들면 탁구공만 하다고 하고, 이 탁구공을 1억 배만큼 키우면 그 크기가 지구만 하다고 한다. 그러하니 원자의 크기가 얼마나 .. 2014. 7. 21.
반도체와 접합원리 고체 물질은 전기 전도도에 따라 보통 절연체•반도체•도체로 나뉜다. 그림1은 세 부류 중 몇 개의 중요한 물질의 전기전도도 및 이에 상응하는 비저항을 나타내고 있다. 반도체의 전도도는 절연체와 도체의 중간영역이며 일반적으로 온도•조명•자기장 및 미량의 불순물원자에 따라 그 전도도가 민감하게 달라진다. 예를 들면 특별한 종류의 불순물을 0.01％ 이하로 첨가하여도 반도체의 전기전도도를 100,000배 이상 증가시킬 수 있다. 5종류의 반도체에 대해서 불순물원자에 의한 전기전도도의 변화폭이 그림1에 나타나 있다. 반도체 물질의 연구는 19세기초에 시작되었으며 여러 해 동안 많은 반도체가 연구되었다. 표는 반도체와 관련된 주기율표의 일부를 보여주고 있다. 원소반도체는 한 종류의 원자로 구성된 반도체로, 예를 .. 2014. 7. 16.

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