반도체의 기초 개념 및 활용 분야

현재 반도체는 많은 분야에서 정보를 기억하고 수치를 계산하는 등 전자기기에서 핵심적인 역할을 담당하고 있습니다. 반도체란 무엇인지 어떻게 활용되는지 살펴보겠습니다. 

 

 

목차

 

 

반도체란 무엇인가

 

정의

반도체는 전기 전도율이 구리 같은 도체와 유리 같은 부도체의 중간 정도인 물질을 말합니다. 도체와 절연체 사이 어딘가에 있는 물질인데 이것을 정의하려면 에너지 때, 티틈 같은 양자역학적 개념이 필요합니다.

 

반도체는 전기 신호를 조절하고 처리하기 위해 컴퓨터, 휴대전화, 자동차 등 다양한 제품에서 사용됩니다. 초기에는 주로 실리콘을 원료로 사용했고 현재는 다양한 반도체 물질들이 개발되었습니다.

 

반도체 소자

소자란 장치, 전자 회로의 구성 요소가 되는 낱개의 부품으로 독립된 고유의 기능을 가지고 있는 것을 말합니다. 반도체 소자는 반도체의 전기적 성질을 이용해 만든 장치를 뜻하죠.

 

[1] 트랜지스터 - 1947년에 발명된 트랜지스터에 의해 반도체는 급격한 발전을 하게 됩니다. 트랜지스터는 전기 신호를 증폭시키거나 전기전 신호를 스위칭하는 사용되는 반도체 소자입니다. 

 

[2] 다이오드 - 전자가 한 방향으로만 이동할 수 있게 하는 것을 정류라고 하며 정류 기능을 수행하는 소자를 다이오드라고 합니다.

 

집적회로

[1] 집적회로 (IC) - 복잡한 기능을 처리하기 위해 전기 회로와 반도체 소자(주로 트랜지스터)들을 하나의 칩으로 구현한 것을 말합니다. 집적회로의 중요한 역할은 정보 저장과 기억, 연산입니다.

 

[2] 대규모 집적회로 (LSI) - 트랜지스터, 다이오드, 저항, 콘덴서 등 여러 개의 회로 소자를 하나의 기판 위에 결합합 전자 회로

 

[3] 초대형 집적회로 (VLSI) - 수백만개의 MOS 트랜지스터를 하나의 칩에 결합해 집적회로를 만드는 과정

 

 

메모리 반도체

 

반도체를 활용한 분야로 크게 메모리 반도체와 비메모리 반도체로 나눌 수 있습니다. 반도체 메모리는 반도체 기반의 집적 회로 위에 추가된 컴퓨터 메모리입니다.

 

메모리 

[1] 램 (RAM)

• D램 - 정보를 기록하고 수정이 가능한 메모리지만 데이터가 소멸되는 휘발성
• S램 - 트랜지스터 기반

[2] 롬

• NAND(낸드)플래시 - 전원이 차단되어도 데이터가 사라지지 않는 비휘발성 메모리

 

 

 

 

비메모리 반도체 

 

비메모리 반도체는 메모리 반도체를 제외한 모든 반도체를 말하며 다시 시스템 반도체와 광 개별소자로 나뉩니다.

 

시스템 반도체

시스템 반도체는 데이터 연산, 제어 등 정보처리 역할을 수행하는 반도체를 말합니다.

 

[1] 마이크로컴포넌트 - PC 및 그 응용 기기의 두뇌 역할

• 마이크로프로세서 : 중앙 처리 장치로 명령어를 처리하는 핵심 컴포넌트
• 마이크로컨트롤러 : CPU,메모리, 입출력 장치가 통합된 소형 컴퓨터로 IOT기기나 임베디드 시스템에 사용

[2] 로직 IC - 논리회로로 구성. 제품의 특정 부분을 제어

• AP(애플리케이션프로세서) - 모바일 기기의 중앙처리장치
• DDI - 디스플레이 드라이버

[3] 아날로그 IC - 아날로그 신호와 디지털 신호 간 변환

 

광·개별 소자

[1] 개별소자 - 개별 소자별 단순 기능 수행

• 트랜지스터
• 커패시터 (Capacitor) - 전자회로에서 전기를 일시적으로 저장하는 장치로 콘덴서, 출전기라고도 부릅니다.

[2] 광전자 - 전기신호  빛 신호 간 변환

[3] 센서 

 

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