당신이 몰랐던 반도체의 모든 것 | '반도체 백과사전' EP.1 반도체의 기초 편

 

 

 

‘세계 수출 시장에서 5년 연속 점유율 1위’를 기록한 우리나라 제품이 있습니다.

뉴스를 틀면 이것과 관련된 소식은 정말 매일 쏟아져 나옵니다.

그 주인공은 바로 반도체입니다.

그래서 지금부터 반도체에 대해 알아보도록 하겠습니다.

 

 

<반도체의 정의>

먼저 반도체의 뜻부터 알아보겠습니다.

사전적인 의미부터 살펴보면

도체와 부도체의 중간 영역에 속한 것

 

좀 더 풀어서 설명해 보겠습니다.

먼저 도체는

전기 전도도가 높은

쉽게 말해 전기가 잘 흐르는 물질을 말하는데

금, 구리, 철, 알루미늄이 도체에 속합니다.

 

반대로 부도체는

전기 전도도가 낮아

전기가 통하지 않는 물질을 뜻하며

고무, 플라스틱, 나무, 다이아몬드 같은 것이 있습니다.

 

그리고 전기 전도도상 두 물질의 중간에 속한 반도체는

어떤 때는 전기가 통하고

또 어떤 때는 안 통하는 물질을 말합니다.

 

그래도 어려울 수 있으니

좀 더 쉬운 예를 하나 들어보겠습니다.

 

연애 감정을 떠올려 봅시다.

평소 수많은 이성과 마주해도 아무 느낌이 없는 당신

하지만 썸타는 상대와 만나면 갑자기 심장이 두근두근합니다.

 

여기에 반도체를 대입해보면

부도체나 다름없던 당신에게

콩깍지라는 불순물이 첨가되면 두근거리게 되듯이

특정 불순물을 인위적으로 주입해서

전기가 새거나 흐르지 않게 조절할 수 있는 게 바로 반도체입니다.

 

<반도체의 아이콘, 규소Si>

여기서 조금만 더 깊이 들어가 보겠습니다.

대표적인 반도체 물질에는 규소가 있는데

규소의 발견이 반도체를 탄생시켰다 해도 과언이 아닙니다.

 

규소는 영어로 실리콘인데, 어쩐지 익숙하죠?

네, 맞습니다.

미국의 첨단 라이트 연구단지, 실리콘벨리

이곳의 이름이 반도체에 들어가는 규소

즉 실리콘에서 유래됐다고 합니다.

 

실리콘이란

단순히 원소인 규소를 의미할 뿐만 아니라

실리콘이라는 말로 상징되는 하이테크 산업을 의미합니다.

이처럼 규소는 IT 기술에서 엄청난 위상을 자랑하고 있습니다.

 

 

자, 다시 본론으로 돌아와서

첨단과학, 반도체 산업에서 완전 소중한 규소는

주기율표에서 탄소 바로 아래 위치한 14번째 원소입니다.

주로 모래나 흙, 돌에 들어 있고

지구 지각 전체 질량의 무려 28%에 달합니다.

 

산소 다음으로 가장 많은 비중을 차지하는 만큼

매우 특별 하지만 동시에 매우 흔한 물질입니다.

 

순수한 규소 결정은

전기 전도도가 낮고 저항도 매우 큽니다.

그래서 규소에 불순물을 첨가하여

상황에 따라 전기를 흐르게 했다, 흐리지 않게 했다 할 수 있도록

만들어 놓은 겁니다.

 

 

<전류 제어의 중요성>

그렇다면 전기가 흐르고 안 흐르는 게 왜 중요할까요?

 

반도체는 바로 디지털 기기에 쓰이기 때문입니다.

디지털 기기들이 사용하는 언어는

0과 1로 이루어진 이진법입니다.

 

여기서 바로 전기를 흐르게 했다, 흐르지 않게 했다 하는

전기의 흐름으로

디지털 언어인 0과 1을 표시할 수 있게 됩니다.

 

이를 활용해 전자기기를 제어하거나

정보를 기억하는 겁니다.

 

 

<반도체의 시작, 트랜지스터>

그렇다면 최초의 반도체는 무엇일까요?

바로 프렌지스터입니다.

 

1947년 미국 벨 연구소가 최초의 트랜지스터를 발명하면서

현대 반도체 역사가 시작되었습니다.

 

트랜지스터란?

트랜스와 레지스터의 합성어로

전자회로 안에서 전자의 증폭과 스위칭을 담당하는 소자입니다.

 

이 트랜지스터의 스위칭 기능을 통해서

이진법 신호인 0과 1을 구분할 수 있게 됩니다.

 

그리고 트랜지스터가 수없이 모인 반도체 칩이

정보를 저장하고 연산을 수행하는

일종의 두뇌 역할을 하게 된 것입니다

 

그러다 1958년 잭 킬비에 의해 IC집적회로가 개발되면서

오늘날의 반도체 모양이 만들어졌습니다.

 

반도체란?

IC또는 칩이라 불리는 집적회로를 뜻합니다.

 

집적회로는

하나의 반도체 기판에

다수의 트랜지스터, 다이오드, 저항, 캐패시터 등

많은 소자를 초소형 전자회로로 구성해

하나의 칩 안에 집적한 것입니다.

 

 

<에필로그>

오늘은 반도체 개념부터 살펴봤습니다.

 

정리하면

반도체는 조건에 따라 전기를 제어하는 성질을 이용해 만든

전자장치라고 이해하시면 될 것 같습니다.

 

디지털 기기의 핵심 부품으로 사용되는 반도체

다음 시간에는 우리 삶 속에

얼마나 많은 반도체들이 침투하고 있는지 살펴보겠습니다.