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반도체 산업

트랜지스터&다이오드&집적회로



트랜지스터

 

트랜지스터는 기본적으로는 전류를 증폭할 수 있는 부품이다. 3개의 반도체를 접합하여 만든 능동 소자로, 2개의 같은 종류의 반도체와 1개의 다른 종류의 반도체로 만들어지며, n-p-n, p-n-p형이 있고, 3개의 전극 베이스, 에미터, 컬렉터를 가진다. 작은 전기 신호를 받아 증폭하는 작용을 한다.

트랜지스터는 베이스(base), 에미터(emitter), 컬렉터(collector)로 구성되어 있고, 발의 수는 3개이다. 3개의 발 때문에 세 발 달린 마술사라는 별명을 가지고 있다. 트랜지스터는 진공관에 비하여 소형이고, 가벼우며, 튼튼하고, 수명이 반영구적이다. 진공관은 열전자를 이용하므로 히터용 전력이 소모되지만 트랜지스터는 전자와 정공을 이용하므로 내부 저항이 극히 작기 때문에 전력 소모가 적다. 그러나 열에 약하고 출력이 작다는 단점을 지니고 있다.

트랜지스터의 크기

1965년 페어차일드(Fairchild)의 연구원 이던 고든 무어(Gordon Moore, 1929~)가 마이크로칩의 용량이 매년 2배가 될 것으로 예측하며 만든 법칙이다. 이 법칙은 197524개월로 수정되었고, 그 이후 18개월 로 바뀌었다. 무어의 법칙 발표 후 지금까지 지난 50년간 의 트랜지스터의 크기가 감소함에 따라서 집적되는 트랜지스터의 수는 지수적으로 증가하였다. 이 결과 트랜지스터의 가격은 1970년대에는 개당 1$정도인 것이 지금은 10-12$로 떨어지게 되었다. 다시 말하면 오늘날에는 $1로 약 10억개의 트랜지스터를 구매할 수 있다는 이야기가 된다. 이와 같이 트랜지스터의 개수를 증가시키고 소자크기를 감소가 50년간 107 배의 변화를 불러온 반도체 공정 기술의 눈부신 발전은 과학적으로나 기술적으로 설명하기 는 매우 어렵다. 그러나 이러한 반도체 공정기술은 1980 년대부터 시작한 투박한 핸드폰을 시작으로 경박 단소화 되면서 다기능의 스마트폰이 급격하게 발전하는데 큰 기여를 하였다는 것에는 반대가 없을 것이다. 반도체 생산 기술은 기술의 장벽에 도달 할 때마다 공정 기술의 이면에서 공학기술과 과학기술을 기반으로 다양한 기술 발전 이 시도되어 왔다.

 

다이오드

전류를 한 방향으로만 흐르게 하고, 그 역방향으로 흐르지 못하게 하는 성질을 가진 반도체 소자(semiconductor device)의 명칭. 2극 진공관의 의미를 표시하는 경우도 있다. 다이오드의 전류를 한 방향만으로 흐르게 하는 작용을 정류(整流rectification)라 하며, 교류(交流alternative current)를 직류(direct current)로 변환할 때 쓰인다. 다이오드에는 이 정류용 다이오드가 흔히 쓰이지만 그 밖에도 여러 가지 용도가 있다. 예를 들면, 논리 회로(logic circuit)를 구성하는 소자 등의 스위칭(switching)에는 다이오드가 많이 사용된다. 또 다이오드에는 많은 종류가 있으며 특성이 다르다.

 

집적회로

많은 전자회로 소자가 하나의 기판 위 또는 기판 자체에 분리가 불가능한 상태로 결합되어 있는 초소형 구조의 기능적인 복합적 전자소자 또는 시스템이다. 현재 집적회로의 주축을 이루고 있는 것은 두께 1mm, 한 변이 5mm 정도의 칩 위에 전자회로를 형성시켜서 만드는 모놀리식 집적회로이다.