반도체란

반도체(Semiconductor)란 도체와 부도체의 중간적인 물질로서 불순물을 주입해 물질의 저항값 또는 도전율을 변화시키고, 빛이나 열에너지에 의해 일시적으로 전기전도성을 갖게 할 수 있는 물질을 말한다.

 

대표적인 반도체는 실리콘(Si), 게르마늄(Ge).

대표적인 화합물 반도체는 갈륨비소(GaAs)나 인듐(InP) 등.

 

반도체의 특징으로는

1) 반도체에 불순물의 양을 조절함에 따라 전도도 및 저항을 조절할 수 있다.

2) 도체는 가열하면 저항이 커지지만, 반도체는 저항이 작아진다.

3) 반도체는 빛을 받으면 저항이 작아진다.

4) 교류 신호를 직류 신호로 바꿔주는 정류작용을 하기도 한다.

5) 반도체는 전기 신호를 증폭하기도 한다.

 

반도체의 역할

1) 정류작용 : 전기가 한쪽으로는 잘 흐르지만 반대 방향으로는 전류가 흐르지 않는 성질을 이용하는 것으로서 교류를 직류로 바꿔주는 역할.

대표적인 반도체는 다이오드.

2) 증폭작용 : 전류 또는 전압을 증가시키는 작용으로 작은 신호를 큰 신호로 바꾸어주는 증폭 작용을 함.

대표적인 반도체는 트랜지스터.

3) 저장 및 기억 장치.

데이터를 저장하거나 기억하는 장치.

대표적인 반도체는 메모리 반도체.

4) 변환 및 전환 : 전기 신호를 빛이나 소리로 변환해주는 역할. 빛을 받아들여 전기 신호로 변환하기도 함.

대표적인 반도체는 발광소자나 CIS(CMOS Image Sensor).

또한 아날로그 신호를 디지털 신호로 또는 그 반대로 전환하는 신호처리 역할을 하는 시스템 반도체.

5) 연산 및 제어 작용

마이크로 프로세서는 연산장치 및 제어 장치를 모아 하나의 칩으로 제조하여 기억 장치에 저장된 명령을 해석하고 실행함.

 

반도체의 구성

집적회로(IC, Intergrated Circuit)란 트랜지스터, 커패시터, 저항, 다이오드, 배선 회로 등을 수억 분의 1로 소형화 및 고집적화시켜 전기적으로 동작하도록 한 미세 전자회로.

대표적인 메모리 반도체는 DRAM, SRAM, 플래시 메모리 등.

시스템 LSI는 CPU, DSP(Digital Singnal Processing)칩, 통신용 칩, 아날로그 칩 등.

 

집적회로 구성 물질

Poly Si(다결정 실리콘)은 트랜지스터의 게이트로 사용되는 반도체 물질이다. 게이트의 전압을 조절하여, 반도체 영역에서 흐르는 전류를 조절하고 변화시킬 수 있다.

절연막은 전기를 통하지 않게 하는 물질로서 주로 산화막(SiO2), 질화막(Si3N4)을 사용한다. 소자 분리 및 층간 절연, 게이트 산화막, 보호막 등 형성 시 사용된다.

금속 막은 주로 구리(Cu), 텅스텐(W), 티타늄(Ti), 알류미늄(Al), 코발트(Co) 등을 사용하며 배선 회로 연결 시 사용된다.