반도체란 무엇일까? (뜻,정의)
전류가 흐르고 안흐르고의 차이로 도체,부도체로 나눌 수 있습니다.
도체: conductor, 전류가 잘 흐르는 물질
부도체: insulator, 전류가 잘 흐르지 않는 물질
반도체: semiconductor, 도체와 부도체 사이의 어정쩡한 위지해 있는 물질
반도체는 도체와 부도체 사이의 성질을 갖고 있다는 뜻 입니다.
도체의 성질 반, 부도체의 성질 반을 갖고 있기 때문에 반도체라고 부릅니다.
반도체 자체는 매우 안정적이여서 전류가 흐르지 않아 부도체(insulator)의 성질을 갖지만
약간의 조작만 해주면 도체(conductor)의 성질을 갖게 하도록 할수가 있습니다.
이 내용은 차차 설명해 드리도록 하겠습니다.
반도체는 우리 삶에 없어서는 안되는 필수 부품!
반도체는 우리가 사용하는 모든 IT기기에는 사용되고 있다고 생각하시면 됩니다.
CPU, 메모리,휴대폰 등 그 안에는 수많은 반도체로 만들어진 부품들로 구성되어 있습니다.
반도체를 구성하는 원재료
모래!
반도체는 주기율표 14족 Si 규소와 Ge 게르마늄(저마늄)이 반도체를 만들때 사용되는 기본 재료입니다.
게르마늄은 독일식, 저마늄은 미국식 발음으로 똑같은 의미입니다.
Si, Ge 최외각 전자 4개 보유!!
반도체 얘기를 할때 "실리콘"이라는 단어를 들어보셨나요? 반도체를 만들때 사용되는 재료인
Si 규소의 full name이 silicon 실리콘입니다.
위 사진에서 중요하게 보시면 되는건 Si,Ge 모두 최외각 전자로 4개를 갖고 있다는 점입니다.
뒤에서 최외각 전자 4개로 반도체를 구성하는 원자 모형을 그리니 잘 기억해두시면 좋을 것 같네요.
지구를 구성하는 지각의 26%가 규소 Si 입니다. 반도체는 Si 규소로 주로 만드는데 그 이유가 여기에 있습니다.
양도 많으니 쉽게 구할 수 있고 가격도 낮출 수 있기 때문이죠.
지금부터는 Si로만 설명드리도록 하겠습니다.
옥텟규칙!
서로가 힘을 합쳐서 안정해질려는 성질
왼쪽 그림은 Si 모형을 매우 간략하게 그려둔 겁니다.
Si 규소 기호와 주변에 전자 4개를 그려준게 핵심입니다!
앞으로 반도체에서 저렇게 생긴 비슷한 모형을 많이 보시게 될 겁니다.
그리고 옥텟 규칙을 기억해두시면 좋을 것 같습니다.
Si는 최외각 전자 4개를 갖고 있다고 했는데요. Si 원자가 모이고 모이면 "옥텟 규칙"이 적용됩니다.
옥텟 규칙이란 원자들의 최외각 전자가 서로 공유모드로 바껴 8개를 만들려고 하는 규칙입니다.
전자 8개를 갖어야 안정적인 상태가 되기 때문에 원자들이 서로 전자를 공유결합하여 8개를 갖으려고 노력한답니다.
위 사진에 보면 Si 원자 5개가 있습니다.
5개를 구분하기 위해서 초록색,빨간색,주황색,노란색,보라색으로 칠했습니다.
가운데 검정색 네모박스 주항색 Si를 보면 전자 8개를 갖고 있습니다.
Si 원자 하나는 전자 4개만 갖고 있지만 주변에 있는 Si원자들이 서로 자신들의 전자를 공유해줘서 옥텟규칙을 만족시켰습니다.
주변에 있는 다른 Si 친구들이 자신들의 전자 하나씩을 공유해준거죠.(공유결합)
그러면 옥텟 규칙을 만족하게 됩니다. 원자가 더 많아지면 어떻게 될까요?
원자가 많아져도 문제가 되지 않습니다. Si 규소 원자들은 착해서 그런지 서로의 전자를 공유하여
옥텟 규칙을 아주 잘 따르고 있습니다.
그러면 옥텟규칙을 만족했기 때문에 "안정적인 상태"를 유지하게 됩니다.
이 상태를 진성반도체(순수반도체)라고 한답니다.
그런데 문제가 생겼습니다. 안정적인 상태는 전류를 흐르지 않습니다.
부도체 insulator 상태인거죠....
그럼 어떻게 해야될까요? 진성반도체에 약간의 마법 "도핑 doping"을 부려줘야 합니다.
n형,p형 반도체가 여기서 탄생하게 됩니다!
다음 포스팅에서 알아보도록 하겠습니다
2020/05/01 - [회로 공부/전자 회로] - [정보 공장] P형,N형 반도체 쉽게 이해하기
● 개인적으로 공부하며 정리한 내용입니다 ●
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