반도체 역학

우리 문명은 반도체의 영향을 많이 받았다. 트랜지스터와 반도체는 모두 마이크로프로세서 칩 안에서 발견된다. 반도체는 전파나 컴퓨터를 사용하는 모든 것에 필요하다.
실리콘은 오늘날 반도체 장치와 트랜지스터의 대부분을 만드는 데 사용된다. 실리콘은 모든 전자 기기의 핵심이며, 이것이 “실리콘 밸리”와 “실리콘 경제”와 같은 문구들이 여러분의 입을 스쳤을지도 모르는 이유이다.
다이오드는 현재 사용 가능한 가장 기본적인 반도체 소자이기 때문에, 반도체에 대해 배우기 시작하기에 좋은 장소이다. 당신은 이 기사에서 반도체가 무엇인지, 도핑이 어떻게 작동하는지, 그리고 다이오드를 만드는데 반도체가 어떻게 사용될 수 있는지를 알게 될 것이다. 하지만 먼저 실리콘을 좀 더 자세히 살펴봅시다.
예를 들어, 석영과 모래의 주요 구성 요소로서, 실리콘은 상당히 널리 사용되는 원소이다. 원소 “실리콘”은 주기율표에서 알루미늄 옆, 탄소 아래, 게르마늄 위에 위치한다.

자유 전자는 원자 사이를 자유롭게 이동할 수 있고 전기는 전자의 움직임에 따라 달라지기 때문에 금속은 종종 좋은 전기 전도체이다. 실리콘 결정은 금속처럼 보이지만 실제 금속은 아니다.
실리콘 결정에서, 모든 외부 전자들은 완벽한 공유 결합으로 묶여 있고 이동할 수 없다. 사실상 절연체인 순수 실리콘 결정을 통해 매우 적은 전기가 흐를 것이다.
가장 기본적인 반도체 소자는 다이오드이다. 전류는 한 방향으로 다이오드를 통과할 수 있지만 다른 방향으로는 통과할 수 없습니다. 여러분은 경기장이나 지하철역에서 사람들이 한 방향으로만 통과할 수 있는 개찰구를 본 적이 있을 것이다. 전자 다이오드는 일방향 개찰구 역할을 한다.
이 그림에서 보는 바와 같이 N형 실리콘과 P형 실리콘의 결합은 다이오드에 특별한 특성을 부여하는 매우 흥미로운 현상을 초래한다.

다이오드에서 발견되는 두 개의 레이어를 사용하는 대신, 트랜지스터는 세 개의 레이어를 사용한다. PNP 또는 NPN 샌드위치를 만들 수 있습니다. 트랜지스터는 증폭기 또는 스위치로 기능할 수 있다.
트랜지스터는 등을 맞대고 배치된 두 개의 다이오드와 유사하다. 백투백 다이오드는 양방향으로 전류를 차단하기 때문에 트랜지스터가 전류를 전도할 수 없다고 생각할 수 있습니다. 정확해요.
샌드위치의 중간층에 약간의 전류가 가해지면 샌드위치 전체에 상당히 큰 전류가 흐를 수 있다. 이것은 트랜지스터의 스위칭 동작을 결정한다. 전류가 작을수록 더 큰 전류를 켜고 끌 수 있습니다.

마이크로프로세서와 다른 전자 장치들은 실리콘에서 도핑된 실리콘을 거쳐 트랜지스터와 칩으로 자연스럽게 나아가는 결과로 현대 생활에 매우 저렴하고 널리 보급되어 있다. 근본적인 생각은 매우 간단하다. 놀라운 것은 이러한 원리들이 어떻게 지속적으로 개선되어 이제는 하나의 칩에 수천만 개의 트랜지스터를 저렴한 비용으로 생산할 수 있게 되었는가 하는 것이다.


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