반도체는 어떤 원리로 작동하는 것인가요?
오늘날 반도체는 가전제품, 핸드폰, 자동차 등 전기가 필요한 제품에는 사용되지 않는 곳이 없는데요.
이것은 어떻게 발명이 되었으며, 작동 원리는 무엇인가요?
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반도체라는 것은 전압이 가해지게 되면 열이나 빛의 파장에 의해 전도도가 바뀌는 것을 의미합니다.
이러한 특징이 전자기기에서 저장소로 이용하거나 기기자체를 구동하는 원리가 됩니다.
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반도체는 전자의 에너지 상태 변화를 이용하여 작동합니다
반도체 물질의 원자들은 전자를 공유하며 전도 대역이라는 에너지 범위에 머무르지만, 금지 대역이라는 전자가 존재할 수 없는 에너지 범위도 존재합니다. 순수한 반도체는 전자가 거의 없어 전류가 흐르지 않지만, P형 불순물을 첨가하면 정공이 발생하고, N형 불순물을 첨가하면 잉여 전자가 발생합니다. P형과 N형 반도체를 접합하면 PN 접합이 형성되고, 전자-정공 재결합으로 인해 공핍층이 발생하여 전하가 거의 존재하지 않게 됩니다. 이때 외부 전압을 가하면 공핍층의 너비가 변하고 전류가 흐르게 됩니다.
이러한 원리를 바탕으로 다이오드, 트랜지스터 등 다양한 반도체 소자가 만들어지며, 이 소자들이 모여 집적회로(IC)를 구성합니다. IC는 컴퓨터, 스마트폰, 자동차 등 현대 전자기기의 핵심 부품으로 사용되고 있습니다
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