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Semiconductor/반도체 이야기

반도체가 밴드 두른 사연, 두 번째 이야기 이제부터는 규소 원자 내에 있는 전자들의 특이한 거동을 탐험해 볼까요? 이상한 호텔이 하나 있습니다. 이 호텔은 여러 층으로 되어 있는데, 1층에는 하나의 방이 있고 2층에는 4개의 방이 있으며 3층에는 9개의 방이 있습니다. 각 방은 2명까지만 손님이 투숙할 수 있으며 동성의 손님은 투숙할 수 없습니다. 이상한 점은, 이 호텔에 계단이나 복도나 엘리베이터가 없습니다. 총 14명의 손님이 투숙해 있는데, 1층에 2명, 2층에 8명, 그리고 3층에는 4명이 방을 잡았군요. 손님들은 한 방에 숙박하는 것에 만족하지 않고 수시로 방을 바꿉니다. 1층의 숙박료가 가장 싸고 위층으로 올라갈수록 숙박료가 비싸집니다. 또한, 2층부터는 방이 여러 다른 형태로 되어 있어서 같은 층의 방이라도 숙박료가 달라지기도 합니다..
반도체가 밴드 두른 사연, 첫 번째 이야기 혹시 영화에서 슈퍼맨이 석탄을 다이아몬드로 바꾸는 장면 기억하나요? 과연 이게 가능한 일일까요? 그 비밀은, 고체를 이루는 원자의 배열에 있답니다. 다이아몬드와 석탄(또는 연필심을 이루는 흑연)은 같은 탄소 원자로 이루어져 있습니다. 원자가 어떻게 배열되느냐에 따라, 하나는 반짝반짝 빛이 나고 단단하며 희귀한 다이아몬드가 되고, 다른 하나는 까맣고 쉽게 부서지는 흔한 흑연이 됩니다. 동영상 : Superman Can Make Diamonds (1:21)영상 출처 : 유튜브 (http://youtu.be/fR38h4xPfVo) 원자(또는 이온)들이 규칙적으로 배열되어 고체를 이루고 있는 물질을 결정(結晶, 전문용어로 크리스탈)이라고 부릅니다. 원자 하나를 유리구슬로 생각할 때, 수많은 유리구슬을 3차원 공..
반도체, 넌 누구냐! 두 번째 이야기 자, 앞서 예를 들었던 순이와 철이의 경우를 다시 떠올려보겠습니다. 각각이 500원을 갖고 있으면서 1,000원짜리 청량음료를 사서 공유하는 것이었지요. 이 경우에는 갖고 있던 모든 돈을 청량음료 사서 공유하는 데 사용했으므로 다른 용도로 사용할 수 있는 여유 자금은 없습니다. 이처럼 모든 최외각 전자들이 공유결합에 속박되어 있어서 자유전자가 없어 부도체로써 거동하다가 열을 가해주면 일부의 전자가 공유결합에서 이탈되어 자유전자가 됨으로써 약하게 도체의 거동을 하는데요, 이러한 반도체를 진성반도체라고 부른다고 했습니다. 이번에는 다른 경우를 생각해볼까요? 순이는 500원을 갖고 있는데 철이가 600원을 갖고 있으며 1,000원짜리 청량음료를 먹고 싶다고 가정해보겠습니다. 각각 500원씩 내서 1,000원짜..
반도체, 넌 누구냐! 첫 번째 이야기 응답하라 1997! 옛날 초등학교 때 전기가 통하는 물체와 통하지 않는 물체 알아보기 실험을 했던 기억 있으시지요? 클립이나 동전 등 금속 재질을 사용한 경우에는 꼬마전구에 불이 들어오고, 연필이나 지우개 같은 물체를 사용한 경우에는 꼬마전구에 불이 들어오지 않았습니다. 이렇게 전기가 잘 통하는 물체를 도체(導體), 잘 통하지 않는 물체를 부도체(不導體)라고 부릅니다. 사진 출처 : 응답하라 보물창고(http://blog.daum.net/ebbeni_/47) 그렇다면 반도체(半導體)는 아무래도 중간적인 성질을 갖는 물체를 말하겠지요. 그런데, 중간적인 성질을 갖는다는 것이 무슨 말일까요? 꼬마전구에 불이 어둡게 들어온다는 것인지, 아니면 깜박깜박거린다는 것인지 참 애매한 표현이네요. 반도체를 꼬마전구와 ..
반도체와 전자공학의 역사, 두 번째 최초의 다이오드 드디어 1900년대가 시작되면서, 1904년에 존 플레밍(John Ambrose Fleming, 1849-1945)에 의해 최초의 다이오드(전극 두 개 곧 원통과 필라멘트를 갖고 있으므로 이극진공관(二極眞空管), 즉 다이오드(diode)라고 부르게 되었습니다)가 개발되었습니다. 아래 왼쪽 사진에서 보면, 이극진공관의 모습이 보입니다. 다리가 3개인 이유는 음극을 가열해 열전자(熱電子)가 방출되도록 히터를 부착했기 때문입니다. 이것은 무선통신 신호를 검출(檢出)하기 위한 정류기의 부품으로 사용되기 시작하면서 전자공학의 불씨를 붙였습니다. 사진 출처 : Gregory F. Maxwell at Wikipedia.org 그로부터 2년 후, 미국인 발명가 리 드 포레스트(Lee de Forest,..
반도체와 전자공학의 역사, 첫 번째 지금 우리는 규석기시대 “바이, 바이, 바이, 정든 도시여, 굿바이. 나 두고 온 집이 있단다. 라디오, 티비도 없고 신문 잡지도 없고 전화 한 통 걸려 오지 않는 아주 한적한 곳에 논 갈고 밭 가는 나의 진짜 집으로 나 돌아간다. 도시여, 안녕! 누군가가 불렀던 가사처럼 한적하고 자연 속에 묻혀 사는 삶을 동경하지만, 정작 현대를 살아가는 우리는 MP3, 디지털카메라, 텔레비전, 컴퓨터, 스마트폰에 이르기까지, 디지털 전자기기로 가득 찬 세상 속에서 그 편리함이 주는 문명을 중독되다시피 누리고 있습니다. 18,000여 개의 진공관으로 이루어진 빌딩만 한 크기의 전자식 컴퓨터를 최초로 선보인 지 100년이 채 되지 못하여 그보다 훨씬 고성능의 컴퓨터를 손바닥 위에서 손가락 하나로 조종하는 시대가 되었습니..
웨어러블 디바이스(Wearable Device)의 역사에서 미래까지 영화 에서 주인공(로버트 다우니 주니어)이 착용하고 나온 ‘아이언맨 슈트’는 로봇일까? 필자가 보기에 아이언맨 슈트는 기술과 디자인이 모두 집결된 웨어러블 디바이스의 총 결정체다. (참고로 2050년경에는 아이언맨 슈트의 형체와 컴퓨팅 시스템이 나올 가능성이 있다고 한다.) 웨어러블은 ‘착용할 수 있는’이란 것이 본래의 의미. 여러 가지 착용하는 방법에 적합한 모양으로의 입는 법이 가능하다는 의미로 사용된다. 사진 출처 : marvel 2009년 아이폰 출시 이후 폭발적인 증가세를 보이던 스마트폰 시장이 성숙기에 접어들었고, 현시점에서 향후 스마트폰을 대체할 수 있을 것으로 예상하는 차세대 모바일 기술로 웨어러블 디바이스를 꼽고 있다. 웨어러블 디바이스에 대한 연구는 1968년에 이반 서덜랜드(Ivan ..
모바일 환경변화에 따른 패키지 트렌드 세상에서 가장 얇은 스마트폰은 무엇일까? 대부분은 아이폰(iPhone)을 먼저 떠올리겠지만, 중국의 스마트폰 제조업체 오포(Oppo)에서 만든 ‘R5’가 두께 4.85mm로 세계에서 가장 얇은 스마트폰이 되었다. 하지만 조만간 이보다 더 얇은 제품이 등장할 것으로 보인다. 하드웨어의 기술 평준화로 성능만 가지고는 경쟁력과 차별화를 이루기 쉽지 않기 때문에, 새로운 스마트폰을 출시하면서 세계 최고, 세계 최초 등의 타이틀을 얻기 위해 노력하고 있다. 사진 출처 : PConline 스마트폰이 슬림해지기 위해서는 우리가 만드는 반도체 패키지도 더 작아지고 더 얇아져야 한다. 입사하면서 받았던 신입사원 교육 - 벌써 20년 전 얘기다 - 에서 최근 반도체 패키지의 트렌드가 경박단소라고 들었던 것 같은데, 휴대용..