반도체 뜻 | 엔비디아, 마이크론 등 반도체 이틀째 하락 주도/美 그린 부양안이 뭐길래, 한국 기업에 미치는 영향력은?_22.08.10 빠른 답변

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00:00 오프닝
03:46 [여도은의 마감브리핑]
12:10 [심층인터뷰] 지금부터 봐야할 전략은? f. 체슬리투자자문 최일호상무
34:54 [이항영 전문위원] 불과 2일 만에 SOXL-17.9% f. 미주미 이항영 위원
1:04:41 [뉴스3] 동진쎄미켐, 엉망진창 실적공시에 주가 ‘ 분통터진 개미들
1:28:07 [박병창의 마켓인사이드] 외국인 매수 지속에 안정되는 지수.. 전반적으로 순환 반등할까? f.교보증권 박병창 부장
1:56:32 [심층 인터뷰] 美 그린부양안 법안 통과에 분위기 좋은 그린산업.. 韓 기업의 전략은? f.유진투자증권 한병화 이사
2:29:41 [증시 염탐정] 9일 만에 매도하는 외국인.. 하락 출발한 시장 속 해석은? f.이베스트투자증권 염승환 이사
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반도체 – 위키백과, 우리 모두의 백과사전

반도체(半導體, 영어: semiconductor)는 상온에서 전기 전도율이 구리 같은 도체(전도체)하고 애자, 유리 같은 부도체(절연체)의 중간 정도인 물질이다.

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Source: ko.wikipedia.org

Date Published: 9/15/2022

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[반도체 쉽게 알기 #1] 반도체란 무엇일까요?

半 + 導體 또는 SEMI + CONDUCTOR 라는 뜻을 지니고 있습니다. 마지막 실험 C의 경우, ‘반도체’ 스위치는 도체와 부도체의 성격을 모두 가지고 있기 …

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Source: www.samsungsemiconstory.com

Date Published: 8/9/2022

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반도체의 정의; 반도체란? – 네이버 블로그

이것을 반도체 ; ① 전기를 잘 흘리는 물질을 도체 ; ② 전기가 잘 흐르지 않는 물질을 부도체 ; ③ 도체와 부도체의 중간 성질을 가진 물질을 반도체 …

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Source: m.blog.naver.com

Date Published: 9/24/2022

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반도체 – 나무위키

말그대로 궁극의 저장매체인 것이다. 만일 개인용 컴퓨터 시장[15]에서 SSD가 하드디스크를 완전히 밀어낼 시점이 다가오면 MRAM이나 PRAM을 이용한 저장 …

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Source: namu.wiki

Date Published: 11/25/2021

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[반도체 특강] 반도체의 정의 – SK하이닉스 뉴스룸

결국 반도체란, 전기가 통하지 않는 재질인 순수실리콘에 13족 혹은 15족의 불순물 원소를 화학적으로 결합(도핑)해 재질의 비저항 상수를 10^-4~10^2[옴- …

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Source: news.skhynix.co.kr

Date Published: 11/23/2022

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반도체 뜻? 반도체란? 반도체 원리, 이용? – 지식과 정보

반도체는 전기가 통하는 물질인 도체와 열이나 전기를 전달하기 어려운 물체인 절연체의 중간 정도의 전기 전도성을 갖는 물질을 뜻한다.

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Source: richinformation.tistory.com

Date Published: 12/10/2022

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반도체 뜻: 상온에서 전기 전도율이 도체와 절연체의 중간 정도 …

반도체: 상온에서 전기 전도율이 도체와 절연체의 중간 정도인 물질. 낮은 온도에서는 거의 전기가 통하지 않으나 높은 온도에서는 전기가 잘 통한다.

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Source: wordrow.kr

Date Published: 9/5/2022

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반도체 뜻 – 반도체 의미 – 영어 사전

반도체 뜻: 반-도체【半導體】 [반:-][명사]《물리》 (규소, 게르마늄 따위처럼) …. 반도체. 자세한 국어 의미 및 예문 보려면 클릭하십시오.

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Source: ko.ichacha.net

Date Published: 1/18/2021

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아주 쉬운 반도체 시리즈 1편 – 반도체 뜻

반도체 전기가 통할때도 안통할때도 있는 물질. 전자제품에 꼭 들어가는 부품을 만드는데 쓴다. 필자는 이과이고 이 분야에 관심이 많아서 당연히 …

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Source: addsmile.tistory.com

Date Published: 2/19/2022

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반도체 뜻/ 집적회로(IC), 반도체 소자/반도체 종류 – LUNAblossom

반도체는 실리콘(Si,규소), 저마늄(Ge,게르마늄)으로 이어지는 14족의 물질에 해당하며, 갈륨비소(GaAs)와 같이 13-15족 등 14족을 가운데로 하는 두 물질 …

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Source: lunablossom.tistory.com

Date Published: 8/2/2022

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엔비디아, 마이크론 등 반도체 이틀째 하락 주도/美 그린 부양안이 뭐길래, 한국 기업에 미치는 영향력은?_22.08.10
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위키백과, 우리 모두의 백과사전

반도체(半導體, 영어: semiconductor)는 상온에서 전기 전도율이 구리 같은 도체(전도체)하고 애자, 유리 같은 부도체(절연체)의 중간 정도인 물질이다.

가해진 전압이나 열, 빛의 파장 등에 의해 전도도가 바뀐다.[1] 일반적으로는 규소 결정에 불순물을 넣어서 만든다. 주로 증폭 장치, 계산 장치 등을 구성하는 집적회로를 만드는 데에 쓰인다.

반도체는 매우 낮은 온도에서는 부도체처럼 동작하고 실온에서는 도체처럼 동작한다. 다만 반도체는 부도체처럼 동작할 때와 도체처럼 동작할 때 각각 부도체나 도체와 다른 점이 있다. 부도체하고의 차이점으로는 띠틈이 커 전자가 전도띠로 잘 올라가지 못하는 부도체와 달리 에너지 띠간격이 충분히 작아 실온에서 전자가 쉽게 전도띠로 올라갈 수 있다는 점이 있으며 도체와의 차이점으로는 절대 영도에서 가장 윗부분의 전자띠가 도체처럼 일부만 차 있는 것이 아니라 가득 차 있다는 점이 있다.

모든 한약재에서 감초가 빠지지 않고 들어가는 것처럼, 현재 우리가 사용하는 모든 전자기기 중에 반도체 안 들어가는 것이 없을 정도다. 따라서 반도체를 전자산업 분야의 감초라 해도 과언이 아니다.

초기 역사 [ 편집 ]

반도체의 이해에 대한 역사는 물질의 전기적 특성에 대한 실험과 함께 시작한다. 저항 음온도계수, 정류, 광민감도는 19세기 초를 기점으로 관찰되었다.

반도체 물리의 기초 [ 편집 ]

반도체의 띠구조 [ 편집 ]

반도체란 절대 영도에서 가장 위의 원자가띠가 완전히 차 있는 고체이다. 다르게 말하자면, 전자의 페르미 에너지가 금지된 띠틈에 있는 것을 말한다. (절대 영도에서 전자 상태가 어느 수준까지만 차 있게 되는데, 이를 페르미 에너지라고 한다.)

실온에서는 전자 분포가 조금 흐트러지는 현상이 발생한다. 물론 조금이긴 하지만, 무시할 수 없는 만큼의 전자가 에너지 띠간격을 넘어서 전도띠로 간다. 전도띠로 갈만큼 충분한 에너지를 가지고 있는 전자는 이웃하고 있는 원자와의 공유결합을 끊고, 자유롭게 이동할 수 있는 상태가 돼서 전하가 전도한다. 이렇게 전자가 뛰쳐나온 공유결합은 전자가 부족해지게 된다.(또는 자유롭게 이동할 수 있는 양공이 생겼다고도 볼 수 있다. 양공은 사실 그 자체가 움직이는 것은 아니지만, 주변의 전자가 움직여서 그 양공을 메우면 양공이 그 전자가 있던 자리로 옮겨간 것처럼 보인다.

도체와 반도체의 중요한 차이점은, 반도체에서는 전류가 흐르는 경우 전자와 양공이 모두 이동한다는 것이다. 이와 달리 금속은 페르미 준위가 전도띠 안에 있기 때문에 그 전도띠는 일부만 전자로 채워진다. 이 경우에는 전자가 다른 비어있는 상태로 이동하기 위해 필요한 에너지가 적고, 그래서 전류가 잘 흐른다.

반도체의 전자가 가전자대에서 전도띠로 얼마나 쉽게 이동하는지는 그 띠 사이의 띠틈에 달려있다. 그리고 이 에너지 띠틈의 크기가 반도체와 부도체를 나누는 기준이 된다. 보통 띠틈이 2 eV 이하인 물질은 반도체로 간주하고, 이보다 큰 경우에는 부도체로 간주한다.

물질에서 전류를 흐르게 하는 전자는 보통 그냥 “전자”라고 하지만, 정식 명칭은 “자유전자”이다. 가전자대의 양공은 마치 전자에 대응되는 양전하 입자와 같은 성질을 띤다. 그래서 보통 양공을 실제로 대전된 입자로 간주한다.

반도체 도핑 [ 편집 ]

반도체가 전자공학에서 많이 활용되는 중요한 이유 중에는, 불순물을 조금만 첨가해서 반도체의 특성을 크게 바꿀 수 있다는 점이 있다. 이러한 과정을 도핑(영어: doping)이라 하고, 넣는 불순물을 도펀트(영어: dopant)라고 한다.

반도체에 불순물을 많이 첨가하면, 반도체의 전도도가 10억 배 이상 증가한다. 이러한 특성 때문에 오늘날에는 집적 회로를 만들 때, 불순물이 많이 첨가된 다결정 실리콘을 금속대신에 사용하기도 한다.

고유 반도체와 비고유 반도체 [ 편집 ]

고유 반도체는 불순물이 반도체의 전기적 성질에 영향을 미치지 않을 만큼 적게 들어 있는 순수한 반도체를 가리킨다. 이러한 경우에 모든 운반자는 열이나 빛에 의해 들떠서 생긴 전자와 양공뿐이다. 고유 반도체에 열이나 빛이 가해지면, 전자로 가득 차 있던 가전자대에서 전자가 튀어나와서 전도띠로 이동하는 것이다. 그러므로 고유반도체에서는 전자와 양공이 같은 수로 존재한다. 전자와 양공은 전기장에서 서로 반대방향으로 이동하지만, 만들어 내는 전류의 방향은 같은데, 전자와 양공이 띠고 있는 전하가 서로 다르기 때문이다. 하지만, 고유 반도체에서 전자에 의한 전류와 정공에 의한 전류가 같은 것은 아니다. 왜냐하면 전자와 정공의 유효 질량이 다르기 때문이다.

운반자의 농도는 온도에 따라 크게 변한다. 낮은 온도에서는 원자가띠가 가득 차서, 반도체는 절연체가 돼 버린다. 온도를 높이면 운반자의 숫자가 증가해서, 반도체의 전기 전도도가 증가한다. 이러한 원리는 서미스터에서 사용된다. 이러한 변화는 온도가 증가하면 열 전도도는 높아지지만 전기 전도도가 낮아지는 대부분의 금속과는 완전히 다른 것인데, 금속은 온도가 높아지면 포논 산란이 잘 일어나기 때문이다. (추가)금속의 경우 온도가 높아지면 열전도도는 증가하지만 전기전도도는 낮아진다. 위에서 말한 전도도는 전기전도도를 말하는 것으로 포논 산란, 즉 원자들 사이의 격자 진동이 증가하게 되면 전자들의 이동 경로를 방해하기 때문에 전기전도도는 낮아지는 것이다.

비고유 반도체는 운반자의 종류와 개수를 바꾸기 위해 불순물을 첨가한 반도체를 가리키며, 불순물에 따라 N형과 P형으로 나뉜다.

N형 도핑 [ 편집 ]

N형 도핑의 목적은 물질에 운반자 역할을 할 전자를 많이 만드는 것이다. 실리콘(Si)의 경우를 생각해보자. Si원자는 원자가 전자 4개를 가지고 있고, 각 원자는 주변의 Si원자 4개와 공유결합을 이루고 있다. 만약 이 Si 원자의 결정구조에 원자가 전자가 5개인 원자(주기율표의 15족에 있는 원자 : 인(P), 비소(As), 안티모니(Sb), 비스무트(Bi))가 들어간다면, 그 추가된 원자는 공유결합 4개를 갖고, 결합하지 않은 전자를 하나 갖게 된다. 이 여분의 전자는 원자에 약하게 구속 돼 있어서 쉽게 전도띠로 올라갈 수 있다. 상온에서, 이런 전자는 사실상 전부 들떠서 전도띠로 올라가게 된다. 이런 전자가 들뜨는 것은 양공을 만들어내지 않기 때문에, N형 도핑을 한 물질에서는 전자가 양공보다 훨씬 많다. 이 경우 전자는 다수 운반자(majority carrier)이고, 양공은 소수 운반자가 된다. 전자를 5개 가진 원자는 여분의 전자를 “내놓기” 때문에, 이러한 원자를 donor 원자라고 한다. 반도체에서 이동 가능한 전자는 절대 불순물 이온에서 멀리 떨어지지 않는다.

P형 도핑 [ 편집 ]

P형 도핑을 하는 것은, 양공을 많이 만들기 위해서이다. 실리콘의 경우에, 결정 구조에 3가 원자(붕소(B), 알루미늄(Al), 인듐(In), 갈륨(Ga) 등)를 넣는다. 그렇게 하면, 보통 실리콘이 갖는 공유결합 4개 중에 전자가 하나 부족하게 된다. 그래서 이 도펀트는 4번째 결합을 완성하기 위해 주변 원자의 공유결합으로부터 전자를 하나 얻어올 수 있다. 이러한 도펀트를 acceptor라고 한다. 이 도펀트 원자가 전자를 하나 받으면, 주변의 원자가 가진 공유결합에서는 전자가 하나 부족해져서 “양공”이 생기게 된다. 각 양공은 주변의 음전하 도펀트 이온과 연결되어서, 반도체 전체로 보았을 때에는 중성을 유지한다. 하지만 양공이 격자구조를 돌아다니게 되면 양공 위치의 양성자가 “노출”돼서 더 이상 전자로 상쇄되지 않는다. 그래서 양공이 양전하 같은 성질을 띤다. 만약 acceptor 원자가 많이 추가되면, 양공이 열로 인해 들뜬 전자보다 훨씬 많아지게 된다. 그래서 P형 물질에서는 양공이 다수 운반자이고, 전자는 소수 운반자이다. 붕소(B) 불순물을 포함하고 있는 파란 다이아몬드(IIb 형)는 자연에 존재하는 P형 반도체의 예이다.

운반자 농도 [ 편집 ]

반도체에 도핑을 하면, 이 도핑 농도에 따라 다수 운반자의 농도가 고유 운반자 농도(고유 반도체에서의 운반자 농도)보다 증가하게 된다. 하지만 도핑된 반도체의 다수 운반자 농도와 소수 운반자 농도를 곱하면, 고유 운반자 농도의 제곱이 되는 것은 변하지 않는다. 예를 들어 어떤 온도에서 고유 운반자(전자와 양공) 농도가 1013/cm3라고 해 보자. 만약에 N형으로 도핑된 농도가 1016/cm3라면, 양공의 농도는 1010/cm3가 된다. 그렇다면, 다수 운반자의 농도는 사실상 도핑 농도에 따라 결정되기 때문에 소수 운반자의 농도도 도핑농도에 의해 영향을 받는다는 것을 쉽게 알 수 있다.

n i 2 = n 0 p 0 {\displaystyle n_{i}^{2}=n_{0}p_{0}} n i {\displaystyle n_{i}} n 0 {\displaystyle n_{0}} p 0 {\displaystyle p_{0}}

P-N 접합 [ 편집 ]

반도체에 P형과 N형 도펀트를 인접하게 도핑하면 PN 접합을 만들 수 있다. P형으로 도핑된 부분에 +바이어스 전압을 걸어주면, P형 반도체의 다수 운반자(양공)가 접합면 쪽으로 밀려간다. 동시에 N형 반도체의 다수 운반자(전자)도 접합면 쪽으로 끌려간다. 그러면 접합면에는 운반자가 많아져서, 접합면이 도체 같은 성질을 띠게 되고, 접합면에 걸려있는 전압 때문에 전류가 흐른다. 양공 구름(양공이 구름처럼 몰려있는 것)과 전자구름이 만나면, 전자가 그 구멍(양공)으로 들어가서 움직이지 않는 공유결합을 이룬다. 만약 바이어스 전압이 반대로 걸리면, 양공과 전자는 접합면으로부터 서로 밀어낸다. 접합면에서는 새로운 전자/양공 쌍이 잘 생기지 않기 때문에, 접합면 주위에 있던 운반자는 모두 쓸려가버리면서, 접합면 주위에 운반자가 거의 없는 공핍영역이 된다.(전자는 +전압이 걸려있는 N영역 쪽으로, 양공은 -전압이 걸려있는 P영역 쪽으로 쓸려간다) 역방향 바이어스 전압은 접합면에 전류가 아주 조금만 흐르게 한다. P-N접합은 전류가 한쪽 방향으로만 흐르게 하는 다이오드라는 소자의 원리이다. 비슷한 원리로, 세 번째 반도체 영역은 N형이나 P형으로 도핑해서 단자가 3개 있는 소자를 만들 수 있다. 이렇게 만들어낸 소자가 BJT(영어: bipolar junction transistor)이다. 이 BJT는 P-N-P로 만들 수도 있고, N-P-N으로 만들 수도 있다.

반도체 재료의 순도와 무결성 [ 편집 ]

반도체가 예측가능하고 믿을 만한 전기적 특성을 띠도록 대량 생산하는 것은 어려운 일이다. 그러기 위해선 화학적 순도가 높고, 결정 구조가 완벽해야 하기 때문이다. 아주 작은 불순물에 의해서 반도체의 성질이 매우 크게 변하기 때문에, 대단히 높은 화학적 순도가 필요하다. 이러한 높은 화학적 순도를 달성하기 위해서 사용되는 방법 중에 zone refining이 있는데, 고체 결정이 녹을 때 사용한다. 불순물은 녹은 부분에 모이는 성질이 있어서, 고체 부분을 더욱 순수하게 만들 수 있다. 이러한 높은 순도뿐만 아니라, 완벽한 결정구조도 필요하다. 만약에 결정구조가 완벽하지 않아서 dislocation, twins, stacking faults같은 결함이 있는 경우, 띠간격에 새로운 에너지 준위가 생성돼서 반도체의 전기적 특성이 변하게 된다. 이러한 결정구조의 결함은 불량 소자를 생산하게 되는 중요한 이유이다. 결정이 커질수록 이에 필요한 순도와 무결성을 달성하기 힘들어진다. 오늘날 대량 생산에서 사용하는 결정은 지름이 4~12인치인 기둥을 얇게 잘라내서 웨이퍼로 만든 것이다.

같이 보기 [ 편집 ]

각주 [ 편집 ]

외부 링크 [ 편집 ]

[반도체 쉽게 알기 #1] 반도체란 무엇일까요? – 삼성반도체이야기

반 + 도체 = 도체와 부도체의 중간 성질

우리는 보통 일상생활에서 ‘전기가 통한다. 혹은 전기가 안 통한다.’는 말을 자주 사용합니다. 보다 정확히 말하면 ‘전류가 흐른다. 흐르지 않는다.’라 말할 수 있는데요~

오늘은 반도체 쉽게 알기 시리즈 1탄으로! 전류의 흐름에 따라 나뉘는 도체, 반도체, 부도체의 의미를 알아보고 더욱 심층적인 반도체의 특성을 함께 알아보겠습니다.

초등학교 자연 시간, 친구와 함께 실습했던 한가지 실험을 기억하시나요?

스위치를 이용해 회로의 동작을 살펴본 실험인데요~ 아래 3가지의 케이스, 실험 A / 실험 B / 실험 C가 있습니다.

3가지의 실험 모두 회로 구성은 같지만 각기 다른 스위치 구성으로, 스위치 종류에 따라 전구의 점등 여부가 결정되게 됩니다.

첫 번째, 실험 A는 ‘철사’로 구성된 스위치로 스위치를 켜면 전구에 불이 반짝반짝 들어오는 것을 볼 수 있습니다. 이는 즉, 전기가 통함을 뜻합니다.

반면, 실험 B의 경우 ‘유리’로 된 스위치는 전기가 통하지 않아 전구가 점등되지 않음을 관찰할 수 있습니다. 이렇게 전기적 특성에 따라 실험 A의 스위치는 도체, 실험 B의 스위치는 부도체라 부르는데요~

여기서,

도체[Conductor]란, “전기 혹은 열이 잘 흐르는 물질”로 철, 전선, 알루미늄, 가위, 금 등 부도체란[Insulator]란, “전기 혹은 열이 흐르지 않는 물질”로 유리, 도자기, 플라스틱, 마른나무 등 을 말합니다. 전기공학에서는 전기가 흐르는 정도를 ‘전기전도도’라 칭하는데, 도체는 전기전도도가 아주 큰 반면, 부도체는 거의 0(제로)라고 할 수 있습니다.

그렇다면, 반도체는 무엇일까요?

이름에서부터 중간적인 성격이 느껴지는데요~

반도체[Semiconductor]란, 일반적으로 “전기전도도가 도체와 부도체의 중간정도”되는 물질로서

半 + 導體 또는 SEMI + CONDUCTOR 라는 뜻을 지니고 있습니다.

마지막 실험 C의 경우, ‘반도체’ 스위치는 도체와 부도체의 성격을 모두 가지고 있기 때문에 전구 점 등 여부를 조절할 수 있는 ‘능력자’입니다.

순수 반도체는 부도체와 같이 전기가 거의 통하지 않지만, 어떤 인공적인 조작을 가하면 도체처럼 전기가 흐르기도 한다는 특징! 을 지니고 있습니다.

빛 혹은 열을 가하거나 특정 불순물을 주입하면 도체처럼 전기가 흐르게 되는데요~ 여기서! 반도체와 도체의 다른 점은, 도체는 전기가 잘 통하지만 사람이 조절하기 어렵다는 것입니다.

하지만, 우리의 능력자 반도체는 어떤 인공적인 조작을 가하느냐에 따라 물질의 성질 조절이 용이한 장점을 지니고 있다는 사실, 꼭 기억해 주세요~

무궁무진한 능력을 갖춘 신비의 반도체!

이제, 반도체의 이해에 도움이 되셨나요? 인공적인 조작으로 도체로 변신! 부도체로 변신! 할 수 있는 반도체의 능력~ 잊지 마세요!

관련 콘텐츠 바로가기

☞ [반도체 쉽게 알기 #2] 반도체 물질의 특성과 기능을 알아보아요~

☞ [반도체 쉽게 알기 #3] 불순물은 반도체도 춤추게 해요~

☞ [반도체 쉽게 알기 #4] 반도체는 어떻게 발전되어 왔을까요?

☞ [반도체 쉽게 알기 #5] 이것은 무엇에 쓰는 물건일까요?

반도체의 정의; 반도체란?

모터 홈페이지 : https://www.inaom.co.kr/count/blogcount.do?para=1

반도체란 무엇인지 알아봅시다 ㅎㅎ

출처는 세미파크(semipark.co.kr) 입니다.

1. 반도체란 무엇인가

전기가 반쯤 통하는 성질, 전기를 잘 통하지 않게 하는 이와 같은 것들을 부도체 또는 절연체 전기를 잘 통하게 하는 양도체, 간단히

도체라고 부릅니다. 그런데 이 세상에는 제작자의 의도에 의해 도체도 될 수 있고 부도체도 될 수 있는 성질을 가진 것이 있는데

이것을 반도체라고 합니다.

반도체는 원하는 대로 저항의 크기를 조절하거나 빛을 내는 등 특별한 성능을 가질 수 있어, 전자 산업 발전의 핵심 역할을 하고

있습니다. 우리 주위의 모든 전자제품에는 반도체로 만든 조그마한 부품들이 들어 있으므로 우리는 반도체라는 물건에 둘러싸여

사는 셈입니다. 반도체를 마법의 돌, 전자 산업의 꽃, 산업의 쌀, 20세기 최대의 발명품 등으로 부르는 것은 당연한 일이기도 합니다.

반도체는 독특한 몇 가지 특징을 가지고 있습니다!

① 쇠붙이는 가열하면 저항이 커지지만 반도체는 반대로 작아집니다.

② 반도체에 섞여 있는 불순물의 양에 따라 저항을 매우 커지게도 할 수 있습니다.

③ 교류전기를 직류전기로 바꾸는 정류작용을 할 수도 있습니다.

④ 반도체가 빛을 받으면 저항이 작아지거나 전기를 일으키는데 이를 광전효과라 합니다.

⑤ 어떤 반도체는 전류를 흘리면 빛을 내기도 합니다.

2. 물질의 전기적 분류

① 전기를 잘 흘리는 물질을 도체

② 전기가 잘 흐르지 않는 물질을 부도체

③ 도체와 부도체의 중간 성질을 가진 물질을 반도체라고 합니다.

3. 반도체의 편리성

● 반도체에 불순물을 첨가하거나 빛 또는 열을

가하여 전기가 흐르는 양을 조절할 수 있습니다.

● 반도체 물질에 열 또는 빛을 가하면 전구에 불을

켤 수 있습니다. 즉, 반도체의 전기적 성질이

변화됨을 알 수 있습니다.

4. 반도체의 구성

반도체 물질에서 전기를 나르는 물질에는 자유전자(FREE ELECTRON)와 홀(HOLE. 구멍, 즉 전자가 빠진 자리라는 뜻)이

있습니다. 이 때 도핑(DOPING. 불순물 주입)에 의해 전도도를 조절할 수 있습니다.

전자는 마이너스(NEGATIVE) 전기를 가지고 있습니다. 전자가 많은 반도체를 N타입 반도체라고 하고 홀이 많은 반도체를

P타입 반도체라고 합니다.

N타입이나 P타입 반도체는 반도체에 첨가하는 불순물의 종류에 따라 마음대로 만들 수 있고, 그 불순물의 양에 따라 전자나

홀의 개수도 조절할 수 있습니다. 반도체는 여러가지 특징을 가지고 있으므로 이것들을 이용하여 특별한 성능을 가진 부품을

만들 수 있습니다.

5. 반도체의 특징

반도체 종류에는 다이오드, 트랜지스터, IC(INTEGRATED CIRCUIT. 집적회로) 등 여러가지가 있는데 전자제품을 만드는 기본 요소가

된다고 해서 보통 반도체 소자라고 부른다.

다이오드(DIODE)는 가장 간단한 반도체 소자로 P-N접합으로 되어있고 교류를 직류로 바꾼다거나 전파에서 소리를 끄집어내는

검파작용을 합니다.

트랜지스터는 P-N-P 또는 N-P-N 식이 있습니다. 작은 신호를 크게하는 증폭작용이라는 아주 중요한 일을 합니다^^

트랜지스터나 다이오드를 개별소자라고 부르고, 소자들을 모은 반도체를 집적회로라고 합니다.

집적회로는 플래너(Planar) 기술이 개발된 이래 눈부시게 발전하였습니다. 플래너 기술이란 웨이퍼라고 하는 평평한 반도체판 표면에

트랜지스터 등의 소자를 새겨 넣는 것을 말합니다.

집적회로는 사진기술과 밀접히 연관이 있습니다. 개인용 컴퓨터나 핸드폰처럼 제품을 소형으로 만들 수 있는 것은 바로 집적화 기술

덕분이죠. 인화지에 해당하는 웨이퍼 위에 필름 역할을 하는 마스크를 놓고 빛 대신 자외선을 쬐어 아주 정밀하고 복잡합 회로를

새겨 넣습니다. 집적회로의 중요한 역할은 정보 저장, 기억(MEMORY)과 연산입니다 .

6. 반도체의 재료

반도체로 쓰이는 재료는 게르마늄과 실리콘이 있습니다. 실리콘은 열에 강하고 지구상에서 산소 다음으로 매우 흔한 물질로 모래나

돌멩이, 유리창문, 수정 등의 주성분이므로 우리 주위에서 가장 흔하게 보는 물질이기 때문에 많이 쓰입니다.

실리콘을 반도체로 사용하기 위해서는 모래를 화학 처리하여 실리콘만을 뽑아 정제과정을 거쳐 순도를 높게한 것을 다결정 실리콘

이라고 합니다. 이것을 다시 녹인 다음 특수한 기술로 천천히 굳혀서 원통 모양의 단결정 실리콘 막대를 만듭니다.

반도체는 일상생활에서 첨단산업까지 우리 사회를 받치는 기둥이 되고 있습니다

7. 실리콘 재료의 산업적 장점

① MOS 구조에서 질 좋은 절연막을 쉽게 얻을 수 있습니다.

* SiO₂의 특징

– SiO₂는 양지의 절연특성을 가지며 두께 조정이 용이

– SiO₂는 형성이 어렵고 물에 용해되며 섭씨 800℃ 이상에서 증발

② 에너지 밴드 갭(ENERGY BAND GAP)이 크므로 고온동작이 가능하고 누설전류가 적습니다.

③ 순도 높은 결정을 낮은 가격에 얻을 수 있습니다.

모터 홈페이지 : https://www.inaom.co.kr/count/blogcount.do?para=1

[반도체 특강] 반도체의 정의

일반적으로 ‘반도체’라는 물체를 정의할 때는 문자 그대로 해석하는 경향이 많습니다. 영어로는 Semi(반, 半)와 Conductor(도체)의 합성어인 Semiconductor로, 우리말로 직역하면 반도체가 되는 것이지요. ‘반쯤은 도체’라는 의미로 우리는 이를 도체와 절연체의 중간 형태로 인지하고 있습니다. 그렇다면 전류가 반쯤 흐른다는 말은 정확히 어떤 의미일까요? 반도체의 ‘반쯤’은 규정하지 못하므로 좀 더 정확한 표현으로 정의하면 어떨까요?

1. 전류의 입장으로 바라본 반도체

도체와 절연체를 구분 짓는 기준은 ‘전류의 흐름’입니다. 전류가 흐르면 도체, 흐르지 못하면 절연체이지요. 그렇다면 도체와 절연체의 중간 영역에 있다는 반도체는 전류가 정확히 얼마만큼 흘러야 하는 걸까요? 10[A] 혹은 10[mA] 아니면 10[nA], 10[pA]? 이에 대해서는 그 누구도 정답을 내릴 수 없습니다. 전류가 반쯤 흐른다는 의미는 문학적인 수사어일 뿐, 이학적으로는 규정돼 있지 않기 때문이지요.

하지만 ‘흐른다(ON)’, ‘흐르지 않는다(OFF)’라는 이분법적 규정은 문학적으로나 이학적으로나 모두 가능해, 도체와 절연체를 정의하기에 타당하다고 볼 수 있습니다. 그러므로 반쯤 흐른다는 의미의 반도체는 어찌 됐듯 흐르는(ON) 범주에 포함되므로 ‘도체’로 간주해야 하겠지요. 따라서 전류의 입장으로 본다면 반도체는 도체의 카테고리에 넣어야 할 것입니다. 그렇다면 반도체를 굳이 도체와 구분 짓는 이유는 무엇일까요?

2. 절연성 재질을 도전성 재질로 바꾸는 도핑(Doping)

<그림1> 비저항치 변화에 따른 반도체의 절연기능/도전기능의 상관관계 @저서 ‘NAND Flash 메모리’ 참조

그 이유는 도체와 반도체, 절연체를 구분함에 있어, 물체의 특성이나 동작 현상보다는 ‘재질의 특성’에 의한 영향이 더 크기 때문입니다. 지구상에 존재하는 재질 중 특히 14족 원소인 순수한 저마늄이나 실리콘의 경우 절연성 재질이지만, 13족이나 15족을 적당한 농도로 화학적으로 섞어(도핑, Doping) 14족 원소와 결합(원자와 최외각 전자를 공유)하면 도전율(Conductivity, σ)이 높아집니다. 즉, 전기를 통하지 못하게 하는 정도를 뜻하는 비저항(Resistivity, ρ)이 낮아지게 됩니다. ▶ <[ 반도체 특강] 20세기 최고의 발명품, 점접촉 트랜지스터> 편 참고 도핑 농도를 자유자재로 관리하면서 전류량을 원하는 만큼 조절할 수 있는 획기적인 기술 혁신이 이뤄지게 되는 것이지요. 이처럼 반도체의 매력은 도핑(확산 혹은 이온-주입 방식)을 통해 순수 실리콘인 절연체를 전기가 잘 통하는 도전성 재질로 바꿔준다는 것입니다. ▶ < [ 반도체 특강] 이온-임플란테이션방식을 이용한 소스와 드레인단자 만들기> 편 참고

이때 도핑량에 따라 전도율 혹은 비저항치가 결정되는데, 절연재질보다 낮고 도전재질보다 높은 중간치의 비저항값을 갖도록 도핑을 한 재질을 반도체라 부르게 됐지요. 이 재질은 기판(N형/P형 Substrate), Well(N형/P형), 소스/드레인 단자(N형/P형), 폴리-게이트 단자 및 그 외 소소한 층을 구성하는 막(Layer) 등 종류가 다양합니다. 즉 반도체를 도전성 물체로 사용하기도 하고, 절연성 물체로 활용하기도 하지요. 따라서 ‘반쯤 도체’로 활용한다는 것은 모호한 정의라고 할 수 있습니다. (단, 3~4년 전부터 3D-NAND에서 전자를 가둘 때(저장할 때), 반쯤 도체 개념의 CTF라는 물질을 이용하기도 합니다만, 이런 저장을 예외로 할 경우, 반도체는 도체 아니면 부도체로 기능을 하고 있습니다)

3. 도체/반도체/절연체를 구분하기에 용이한 비저항

<그림2> 반도체에 영향을 끼치는 4개 상수

반도체는 여러 가지 변수나 상수로 표현하고 구분할 수 있지만, 재질의 특성을 절연체나 도체와 구분할 땐 변하지 않는 상수로 나타내는 것이 편리합니다. 반도체를 표현할 만한 여러 가지 상수 중, 반도체 내에서 고려되는 도전율이나 유전율, 투자율은 변수(전기장의 세기 혹은 자기장의 세기라는 변수가 개입)를 입력으로 해 전기적 혹은 자기적 특성을 도출해내야 하는 복잡성을 띱니다.

하지만 비저항 이라는 상수 ρ 를 이용하면 반도체의 입체적인 부피(길이와 면적)와 재질 특성을 이미 고정된 값(상수)들로 도출해낼 수 있으며, 온도 외 다른 변수들에 의해 쉽게 흔들리지 않는다는 장점이 있습니다. 따라서 반도체의 비저항 값은 10^-4~10^2[옴-미터] 정도로 구분할 수 있어서 재질의 특성을 나타내기가 편리합니다(자료마다 설정하는 범위가 약간 다름). 단, 이러한 비저항 값도 온도 변화에는 가변적일 수밖에 없습니다.

4. 결국 반도체란

<그림3> Tr 내부 구조와 비저항치 @ Old 모델을 적용한 구조

결국 반도체란, 전기가 통하지 않는 재질인 순수실리콘에 13족 혹은 15족의 불순물 원소를 화학적으로 결합(도핑)해 재질의 비저항 상수를 10^-4~10^2[옴-미터] 정도로 낮춘 물체라고 정의할 수 있습니다. 이러한 도핑 방식은 재질 혹은 막마다 각자 고유한 상수를 갖게 함으로써, 비(非)메모리와 메모리 디바이스 모두의 비저항상수 혹은 도전상수를 결정합니다. 이들 상수들 값에 의해 사전에 계산된 만큼 전하가 쉽게 혹은 어렵게 이동하지요. 아니면 전자를 포획하거나 저장시키는 기능까지 영향을 끼치게 됩니다. 메모리 디바이스는 그 외에도 유전상수(전하 축적이 비례) 혹은 투자상수(자속 밀도가 비례)에 의해서도 영향을 받습니다.

따라서 앞서 언급한 4개 상수(비저항, 도전율, 유전율, 투자율)를 조절해 드레인 전류량과 디램의 커패시터 및 낸드의 플로팅게이트 내 포획된 전자량을 결정합니다. 또 포획된/흐르는 전자들이 외부 전류의 흐름에 의해 받는 영향도 최소화 해야 합니다(값을 계산해 그에 따라 구조/재질 등을 변화시켜 전자의 흐름과 전자량들이 급격한 변화를 겪지 않도록 방어하지요). 결국 반도체를 조합시켜 만든 소자가 ON/OFF의 제 기능을 할 수 있게 4개 상수가 적절한 값을 갖도록 막의 재질을 변화시키는 도핑의 양 및 구조적 형태들을 변화시키게 됩니다.

절연체의 경우 산화 재질, 질화 재질, 실리콘 기반의 재질(갈륨비소 반도체 등) 등 그 종류가 매우 다양합니다. 그중 순수실리콘 재질의 절연체에 도핑을 통해 원하는 만큼의 전도성을 갖춘 재질로 만든 반도체가 대표적이지요. 한번 도핑 시킨 양은 변하지 않고, 또 그에 따라 반비례해 ‘비저항’값도 고정되겠지요. 축약해서 표현하자면, 반도체는 절연성인 실리콘에 13족 혹은 15족인 불순물을 도핑해 비저항 값을 변화시킨 도체라고 표현하면 되겠습니다. 반쯤 도체라는 반도체는 없습니다. 금이 아닌 것을 금으로 바꾸는 연금술은 오랜 세월 숱한 시도에도 결국 실패했지만, 도핑된 반도체가 탄생함으로써 20세기의 변형된 연금술은 성공했다고 볼 수 있겠네요.

※ 본 칼럼은 반도체/ICT에 관한 인사이트를 제공하는 외부 전문가 칼럼으로, SK하이닉스의 공식 입장과는 다를 수 있습니다.

반도체 뜻? 반도체란? 반도체 원리, 이용?

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반도체 뜻? 반도체란? 반도체 원리, 이용?

반도체란?

반도체는 전기가 통하는 물질인 도체와 열이나 전기를 전달하기 어려운 물체인 절연체의 중간 정도의 전기 전도성을 갖는 물질을 뜻한다. 순수한 반도체는 전류가 잘 흐르지 않을 수 있다. 반도체에 약간의 불순물을 넣어 전류가 잘 흐르게 할 수 있다. 반도체의 저항률은 제조 또는 가공방법, 재료의 순도 등 여러 가지에 따라 심하게 변화하는 특성이 있기 때문이다. 이렇게 도체와 절연체의 중간 정도인 결정형 고체인 반도체는 화학적으로 처리하면 전류를 흐르게 할 수도 있고 전류의 흐름을 조절할 수도 있다. 그래서 다이오드, 트랜지스터, 집적회로 등과 같은 다양한 전자소자를 만드는 데 쓰인다. 게르마늄이나 실리콘에 비소, 안티몬, 인듐, 갈륨과 같은 물질을 넣은 것이 대표적인 반도체이다.

반도체는 온도 변화에 따라 전기전도성이 달라진다. 절대 영도인 -273도 부근에서는 전기를 통하지 않으나, 반도체는 온도가 올라갈수록 전기 저항이 작아 도체의 성질을 나타낸다. 또한 반도체의 전기 저항은 극히 적은 양의 불순물을 첨가하거나, 전압, 빛, 자기 등의 외부의 자극으로부터 변할 수 있다. 반도체의 이러한 성질을 이용해서 외부의 신호를 감지할 수 있는 센서나 외부의 신호를 받아 회로를 작동할 수 있는 자동 스위치로 활용할 수 있는 것이다.

반도체 원리?

반도체는 전기가 잘 통하는 도체와 전기가 잘 통하지 않는 부도체의 중간적인 성질을 지니고 있다. 이러한 성질로 인해 반도체는 주어지는 조건에 따라 전기가 잘 통할 수도 있고, 잘 통하지 않을 수도 있다. 고체는 많은 수의 원자로 구성되어 있는데 전자가 가질 수 있는 에너지 상태는 아주 많이 분리된 에너지 띠를 갖게 된다. 전자가 채워진 가장 높은 상태의 에너지 띠를 가전자 띠라 하고 가전자 띠 위에 있는 전자가 하나도 채워지지 않은 띠를 전도 띠라 한다. 이렇게 전자가 채워진 가장 높은 상태인 가전자 띠와 전자가 하나도 채워져 있지 않은 전도 띠 사이의 차이에 따라 전기가 잘 통할 수 있는지가 달라지는 것이다. 전기가 잘 통하는 도체, 전기가 잘 통하지 않는 부도체, 그 중간적인 성질을 지니고 있는 반도체의 차이는 가전자 띠와 전도 띠 사이의 간격 차이이다.

전기가 잘 통하는 도체는 가전자 띠와 전도 띠의 에너지 간격이 아주 작아 상온의 열만으로도 전자가 가전자 띠에서 전도 띠로 올라가 전류가 흘러 전기가 통하게 된다. 부도체는 가전자 띠와 전도 띠의 에너지 간격이 크기 때문에 전자가 이동하지 못해 전류가 흐르지 않는다. 반도체는 이 간격이 도체와 부도체의 중간 정도이다. 그래서 주위로부터 일정량이나 중간 정도의 에너지를 받으면 전자가 전도 띠로 이동하는 것이 가능해진다. 다시 말하자면 반도체는 그러한 에너지 차이가 도체와 부도체의 중간 정도로 에너지를 받게 되면 전자가 전도 띠로 옮겨갈 수 있는 물질인 것이다.

반도체 이용?

반도체는 수없이 많은 곳에 쓰이는데 모든 산업 분야에서 널리 쓰이고 있다. 반도체 기술의 발전으로 성능이 뛰어난 제품을 작고 가볍게 만들 수 있게 되었다. 컴퓨터, 텔레비전, 휴대폰, 카메라 등 거의 모든 전자 제품에 반도체가 사용되고 있다. 특히 컴퓨터의 중앙처리 장치나 주기억 장치 등은 정보를 처리하고 저장하는 가장 중요한 역할을 하는데 이러한 장치의 가장 중요한 부품이 바로 반도체이다. 이 뿐 아니라 로봇, 비행기, 자동차, 가정용 전기 기구 등 많은 곳에 반도체가 쓰이고 있다.

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반도체 뜻: 상온에서 전기 전도율이 도체와 절연체의 중간 정도인 물질. 낮은 온도에서는 거의 전기가 통

▹ 반도체 의 자세한 의미

🏆 반도체 半導體 : 상온에서 전기 전도율이 도체와 절연체의 중간 정도인 물질. 낮은 온도에서는 거의 전기가 통하지 않으나 높은 온도에서는 전기가 잘 통한다. 실리콘, 저마늄, 산화 이구리 따위가 있으며 정류기(整流器), 다이오드, 집적 회로, 트랜지스터 따위의 전자 소자에 널리 쓴다. 어휘 명사 한자어 물리

아주 쉬운 반도체 시리즈 1편 – 반도체 뜻

반도체

전기가 통할때도 안통할때도 있는 물질. 전자제품에 꼭 들어가는 부품을 만드는데 쓴다.

필자는 이과이고 이 분야에 관심이 많아서 당연히 세상 모든 사람들이 반도체가 무엇인지 알고

본 적도 있을 것이라고 생각했는데, 아닌 경우도 많다는 것을 알게 되었다.

오늘은 그래서 반도체가 무엇인지 설명하는 시간을 가져볼까 한다.

사진. 삼성전자 홈페이지

반도체가 무엇인지 정확히는 모르더라도, 한국 사람들은

“삼성 반도체”를 한번이상 들어보았으며 삼성이 대단한 기업이라는 것을 알고 있다.

비비고 만두가 비비고에서 만드는 만두이듯이

삼성 반도체는 삼성에서 만드는 반도체이다.

반도체는 어디에 쓰일까?

컴퓨터 내부, 스마트폰 내부

컴퓨터 본체를 열어보면 이렇게 복잡한 구조가 나오는데 우리는 오늘 초록색 기판에 주목할 필요가 있다.

컴퓨터가 정상적으로 작동하려면 저 곳에 부품이 잘 꽂혀 있어야한다.

저기에 있는 부품들에 오늘 소개할 반도체가 들어가 있다.

반도체의 정의

전기가 통할때도 있고 아닐때도 있는 물질

도체 ( Conductor ) 전기가 항상 통한다. 전선, 쇠젓가락 등 반도체 ( Semi conductor ) 전기가 특정 조건에서 통한다. 반도체 부품 등 부도체 ( Non conductor ) 전기가 안통한다. 나무토막, 고무장갑

쉽게 생각해서 “반”만 전기가 통해서 반도체인것이다.

몰라도 일사생활에 지장 없지만 호기심이 많은 분들을 위해.

– 한발자국 더. 반도체는 어떻게 가능한가? –

Periodic table

14족 원소인 Si , Ge 같은 원소이나, 13족과 15족 원소의 합을 통해서 만들 수 있다.

전기가 통하게 하려면 전자가 움직일 수 있게 해주면 된다.

좌: Si 공유결합. 우 : As-Ga 결합

이 상태에서는 전기가 통하지 않으므로 ( 전자가 움직일 수 없으므로 )

잉여 전자를 추가하거나 양공을 만들어 도체의 특성을 띄게 한다.

전기가 흐르기 위해서는 전자가 움직일 수 있어야 한다.

이런식으로 불순물을 첨가해서 전자가 많은것을

n형 반도체 (negative) 양공이 많은 것을 p형 반도체 (positive)라고 한다.

여기까지 이해하고 더 궁금해진 경우 에너지 레벨과 태양광 발전의 원리까지 찾아보면 더 좋다.

전자의 이동.

잉여 전자나 양공이 있을 경우 이런식으로 전자가 이동하게 된다.

집적회로(IC), 반도체 소자

▲반도체 총정리2. 반도체 회사 종류▲

반도체 분야가 워낙에 광범위해서 무작정 관련주들을 나열하기 보다는

개념부터 정리하는게 좋을 것 같아서 마련한 시간!

분야를 크게 반도체 종류, 반도체 회사 종류, 반도체 공정단계

이렇게 3가지로 나눈 시리즈느낌으로 적어보려 한다.

내용을 너무 깊게 파고 들면 어렵고 복잡해서,

자주 쓰이는 용어들의 의미만 파악한단 생각으로 접근해보자.

반도체 총정리 1-1,

반도체의 종류/ 기본 반도체 용어에 대해

싹~알아보자.

1. 반도체

2. 반도체 소자

① 다이오드 ② 발광 다이오드 (LED) ③ 트랜지스터

④ 전계효과 트랜지스터 (FET) ⑤ 사이리스터 (SCR) ⑥ 집적회로

3. 개별 소자 Discrete

4. 집적 회로 ( IC )

※4월20일/ 원래 밑에 내용까지 여기에 한번에 다 정리했었는데

뒤늦게 보니 너~~~무나 길어서 글을 반으로 잘라 따로 포스팅함ㅋ🤦‍♂️※

▲요기에 따로 작성함!

5. 메모리 반도체

6. 비메모리 반도체

7. 시스템 반도체

①중앙처리장치(CPU)/ 마이크로프로세서(MPU) ② 마이크로컨트롤러 / MCU

③디지털 신호 처리 장치 (DSP) ④애플리케이션 프로세서(AP)

⑤DDI ⑥ 전력 관리 집적 회로( PMIC) ⑦차량용 반도체

⑧주문형 반도체 (ASIC) ⑨SoC ⑩이미지 센서

이 순서대로

끝까지 레츠꼬우-

1. 반도체

Semiconductor

■ 전기전도도.

전기가 잘 통하는 도체와 통하지 않는 부도체(절연체)의 중간 특성을 가진 물질.

반도체는 열과 빛, 자장, 전압, 전류 등의 영향으로 전기 전도도가 크게 바뀐다. 반도체에 불순물을 많이 첨가하면, 반도체의 전도도가 10억 배 이상 증가한다.

불순물, 첨가, 전기장,자기장, 빛, 기계적 변형 등의 제어를 통해 반도체 물질의 전기 전도도를 쉽게 조절 할 수있다.

이러한 특성때문에 반도체는 전기전자산업에서 가장 핵심적인 요소를 구성하게 됐음.

■ 반도체, 물질 그 자체보단 반도체 소자를 말할 때가 많음!

반도체는 실리콘(Si,규소), 저마늄(Ge,게르마늄)으로 이어지는 14족의 물질에 해당하며, 갈륨비소(GaAs)와 같이 13-15족 등 14족을 가운데로 하는 두 물질의 화합물도 이 성질을 갖는 경우가 있다.

보통 전자산업에서 말하는 반도체는 물질 그 자체보다 반도체 소자(대표적으로 다이오드, 트랜지스터, 집적회로)를 가르킨다. 여기서도 마찬가지임!

■ 주 원료는 실리콘.

오늘날에 대부분의 반도체는 실리콘(Si,규소)을 주원료로 사용하고 실리콘 결정에 불순물을 넣어서 만든다.

그래서 전자산업을 실리콘산업(silicon industry)이라고도 하고, 실리콘산업 관련 회사가 모여있는 미국 캘리포니아 주의 지역을 실리콘밸리(Silicon Valley)라고도 부른다.

그외 사용되는 반도체 재료는 단일원소로 저마늄(Ge,게르마늄), 셀레늄 (selenium)이 있고 화합물로는 갈륨비소(GaAs), 갈륨비소인, 질화갈륨(GaN), 탄화규소(SiC), 황화아연(ZnS) 등이 있다.

2. 반도체 소자 ( Semiconductor Device ) / 고체 소자(solid state device)

■ 반도체 물질로 만들어 전자회로나 비슷한 장치를 구성하는 소자(전자 부품).

발진, 증폭,정류 , 광전 변환, 자전 변환,열전 변환 등의 동작을 일으킴.

■ 전자 부품에 반도체를 재료로 사용하기 전에는 진공관을 사용했다.

이 둘의 가장 큰 차이점은 진공관에선 전기 전도가 기체 상태에서 발생하고 반도체에선 “고체 상태”에서 발생한다는 것이다.

그래서 반도체 소자를 고체소자라고도 한다.

■ 오늘날 많이 사용되는 반도체소자

①다이오드 , ②발광 다이오드 (LED) , ③트랜지스터, ④전계효과 트랜지스터 (FET), ⑤사이리스터 (SCR), ⑥집적회로 등이 있다.

① 다이오드(diode)

주로 전류를 한쪽 방향으로만 흐르게 하고 반대쪽 방향으로는 흐르지 않게 하는 정류작용을 하는 반도체 소자.

한쪽에 낮은 저항을 다른쪽에 높은 저항을 두는 저항차이로 작동.

▶교류(AC)를 직류(DC)로 변환하는데 쓰임.

가장 많이 쓰는 다이오드는 p-n 접합 다이오드는 반도체 기반의 전자회로를 구성하는 가장 기본 단위.

② 발광다이오드( Light emitting diode , LED )

▶ 전류를 순방향으로 흘렸을 때, 빛을 발하는 반도체 소자.

반도체의 p-n접합구조를 이용하여 순방향으로 전압을 가하면 n영역에 있는 전자가 p영역의 양공과 만나서 재결합 발광을 일으킨다.

발광파장은 반도체에 첨가되는 불순물의 종류에 따라 다름.

발광 다이오드는 형광등 같은 원래의 광원에 비해 소형이고, 수명은 길며, 전기에너지가 빛에너지로 직접 변환하기 때문에 전력이 적게 들고 효율이 좋다.

③ 트랜지스터 (TR, transistor)

전류나 전압흐름을 조절하여 증폭하거나 스위치 역할을 하는 반도체 소자.

외부 회로와 연결할 수 있는 최소 3개 단자를 가지고 있음.

▶ 제어 가능한 저항기, 스위치, 릴레이 및 증폭기 등으로 사용됨.

한 단자의 전압 또는 전류에 의해 다른 두 단자 사이에 흐르는 전류 또는 전압을 제어할 수 있다. 출력된 전력은 입력된 전력보다 높일 수 있기 때문에 신호를 증폭하는 것이 가능하고, 전류의 흐름을 키우고 끌 수 있는 전기적으로 제어되는 스위치로 사용이 가능하다.

▶ 트랜지스터는 현대 대부분의 전자기기의 기본 구성요소를 이루는 소자.

④ 전계효과 트랜지스터( FET : Field Ef-fect Transistor)

▶ 일반 트랜지스터가 전류를 증폭시키는 데 비해 FET는 전압을 증폭시킴.

다른 트랜지스터가 pn 접합을 통과하는 캐리어의 작용을 이용하는 전류 제어형인데 대해서 전계 효과 트랜지스터(FET)는 반도체 중에서의 전자 흐름을 다른 전극으로 제어하는 전압 제어 형임.

▶ FET는 전압 구동형이고 저 잡음에 입력 임피던스가 높아 특성이 진공관에 가깝다.

접합형 트랜지스터에 비해 동작 속도가 느리고 전송 컨덕턴스(gm)가 낮지만 게이트 전류가 거의 0이고 구조가 긴요해서 고밀도 집적에 적절하므로 현대의 집적 회로에 주류가 되고 있음.

⑤ 사이리스터(Thyristor)

= 실리콘제어정류기(Silicon Controlled Rectifier, SCR )

▶ 많은 양의 직류나 전압을 제어하는 데 쓰이는 반도체소자.

제어단자(G)로부터 음극(K)에 전류를 흘리는 것으로, 양극(A)과 음극(K) 사이로 전류를 흘릴 수 있는 3단자의 반도체 소자임.

▶ 주로 고전력제어, 고속 스위칭, 전동기, 전열기, 온도조절 기 등의 제어소자나, 자동차에서 고전압 축전기 점화장치와 교류 발전기의 과전압보호장치 등에 사용 된다.

⑥ 집적회로 ( IC , Integrated Circuit)

▼밑에 4.에서 다룸.

3. 개별 소자/ Discrete device

discrete : 별개의, 분리된, 구별,개별적인, 이산 (이산가족할때 쓰는 그 이산)

■ 개별 전자 부품.

■ 수동소자(저항, 콘덴서 등 ) 또는 능동 소자(트랜지스터, 다이오드 등 ) 중 회로 요소가 하나만 있음.

# 반도체 소자를 가장 크게 구분하자면 개별 소자와 직접회로로 나눌 수 있다.

반도체는 Discrete/개별 부품으로도 사용할 수 있지만,

다수의 소자를 하나의 기판에 집약시켜 복합적인 기능을 할 수 있게 구현할 수도 있다.

이를 집적회로▼라 한다.

★ 4. 집적 회로 ( IC , Integrated Circuit) = 칩, 마이크로칩

Integrated – 통합적인, 융합, 일체, 집약적 →집적

트랜지스터와 다이오드, 저항과 커패시터 등의 부품들을 반도체 웨이퍼라 불리는 기판에 분리할 수 없게 결합된 형태로 만든 전자회로를 말한다.

■ 여러 독립된 소자를 반도체 기판에 분리할 수 없는 형태 로 결합함.

■ 특정한 기능을 하는 전자회로 역할을 위해 많은 소자를 하나의 칩 안에 집적화한 전자부품.

■ 집적 회로의 장점

-부품의 크기가 작고 가볍다.

-납땜하는 배선이 없어서 신뢰도가 높다.

-대량으로 생산될 수 있어 제작 비용이 매우 싸다.

-모든 회로들이 인접하여 제작되어, 회로를 통한 연산 속도가 매우 빠르고 소비 전력이 낮다.

■ 집적 회로의 단점

– IC를 제조 한 후에는 작동하는 매개 변수를 수정할 수 없다.

– 구성 요소가 손상되면 전체 IC를 새 것으로 교체해야 함.

– 더 높은 커패시턴스 값 (> 30pF)을 위해서는 개별 부품을 외부에 연결.

-고전력 IC (10W 이상)는 생산할 수 없다.

집적 회로(IC)의 분류

# 기능별로 분류하면

메모리 칩, 마이크로 프로세서, 표준 칩 , SoC 등 으로 나눌수 있다.

# 유형별로는

디지털 IC(로직 IC), 아날로그 IC, 혼합 신호 IC로도 나눌 수 있다.

# 여기서는 우리나라에서 가장 많이 쓰는 분류인

메모리 반도체와 비메모리 반도체 로 나눠서 살펴본다.

그 전에 우선 글로벌 시장에서 메모리반도체와 비메모리 반도체 분야에서의

우리나라 기업의 현주소를 보자.

■ 메모리 반도체! 그 중에서도 D램, 낸드플래시.

2020년 4분기 /트렌드포스 조사

1위 삼성전자가 42.1%, 2위 SK하이닉스(29.5%) , 3위 마이크론(23%)

<낸드플래시 >

1위 삼성전자 32.9%, 2위 일본 키옥시아(19.5%), 3위 미국 웨스턴디지털(14.4%), 4위 SK하이닉스 11.6%

삼성전자와 SK하이닉스를 주축으로 한 한국반도체 산업은 전 세계 D램 시장의 약 70%, 낸드플래시 시장의 44% 이상을 점유하고 있다.

전체 메모리반도체 시장에선 시장점유율 14.7%로 삼성전자가 1위를 차지했고, SK하이닉스는 9.0%로 4위를 기록했다.

이 때문에 흔히 한국이 반도체 강국이라고 알고 있는 사람들이 많다.

잘 모르는 사람은 막연히 “한국이 반도체 산업을 이끌어 가는구나” 생각하기 쉽다. 하지만 이는 엄청난 오산!

■ 메모리반도체 분야에서 절대 강자임은 틀림없지만,비메모리반도체 분야에서 시장 점유율은 2019년 기준으로 3.2%에 불과하다.

최근 공급부족현상이 심화되고 있는 자동차반도체, 그 중에 마이크로 컴포넌트(MC) 점유율은 2015년 0.9%에서 2019년 0.5%로 경쟁력이 거의 없는 수준.

출처 – 삼성전자

삼성전자를 제외한 나머지 기업들의 글로벌 점유율은 1%도 되지 않는다. 퀄컴,엔비디아,AMD 등이 있는 미국이 시장의 65%를 장악하고 있고, 대만은 점유율 17%, 중국은 15% 를 차지하고 있다.

■ IC 인사이트에 따르면 2020년 전 세계 반도체 시장에서 메모리반도체의 비중은 33.2%이고, 나머지 65.8%를 비메모리(시스템) 반도체가 차지하고 있다.

시스템반도체는 사물인터넷(IoT), 인공지능(AI), 빅데이터 등으로 사용 분야가 확대되고 있어서, 반도체 시장에서 시스템반도체가 차지하는 비중은 앞으로 더 커질 것이다.

자, 여기에선 이정도로 하고

메모리반도체,비메모리 반도체에 대한 본격적인 얘기는

▼요기에 계속!

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