반도체가 작동하는원리가 궁금합니다

Question

우리 일상생활에 녹아들어있는 반도체 휴대폰 자동차 등등 여러곳에서 사용이되는데 이러한 반도체의 작동원리가 너무 궁금해서 물어봅니다

작은말벌290 · Accepted Answer

안녕하세요. 형성민 과학전문가입니다.반도체가 작동하는 원리는 전자의 이동에 기반합니다. 반도체는 전기적으로 전하를 전달하는 소재입니다. 그리고 전자의 이동이 반도체 속에서 일어나면 전기적으로 흐름이 발생합니다. 반도체 속에는 양전하를 가지는 전자와 음전하를 가지는 전자가 존재하며, 이들은 반도체 속에서 자유롭게 이동할 수 있습니다. 반도체 속에서 전기적인 흐름을 일으키려면, 전자를 높은 에너지 상태로 만들어주는 일종의 에너지가 필요합니다. 이렇게 전자를 높은 에너지 상태로 만들어주면, 전자는 반도체 속에서 자유롭게 이동할 수 있게 됩니다. 반도체 속에서 전자의 이동은 전류를 일으키고, 이러한 전류가 다양한 전자기기의 작동 원리를 이루게 됩니다.

김경렬 전문가 · Answer

안녕하세요. 김경렬 과학전문가입니다.전자 회로의 가장 기본이 되는 NPN 트랜지스터의 동작 원리를 설명 드리면 NPN 트랜지스터에서 베이스-에미터에 순방향 전압을 걸고 컬렉터-에미터 간에 전원 전압을 걸면컬렉터에서 에미터로 큰 전류를 흘릴 수 있습니다. 즉, 이때 작은 베이스 전류로 훨씬 더 큰 컬렉터 전류를 제어할 수 있는 능력이 나오게 됩니다.이는, 에미터와 베이스 사이에 순방향 바이어스가 걸려 있고, 베이스의 폭이 매우 얇기 때문입니다.에미터와 베이스 사이의 순 바이어스에 의해 에미터에서 베이스로 진입한 전자들은 베이스의 폭이 너무 얇아 이들 중 1% 정도의 전자만 베이스의 양공과 결합하고 나머지 99%의 전자는 베이스를 지나쳐 컬렉터로 넘어가게 됩니다.그럼, 컬렉터 전극에 + 극성의 전압이 걸려 있는 상태이므로, 이 전자들은 그대로 + 전극까지 도달하게 되어, 결국 컬렉터에서 에미터로 전류가 흐르게 되는 것입니다.그래서 아래 그림과 같이 베이스-에미터 간보다 켈렉터와 에미터 사이에 더 높은 전압을 인가하면 작은 전류로 큰 전류를 흐르게 하는 전류 증폭 능력을 구현할 수 있습니다.그리고 베이스 전류를 좀 더 많이 흘리면 이 트랜지스터는 증폭기가 아닌 스위치로 동작하게 됩니다.

하얀도화지113 · Answer

안녕하세요. 김경태 과학전문가입니다.반도체는 전기를 통제하여 특정한 전자 속도를 유도하여 작동합니다. 반도체는 일반적으로 실리콘 등의 소재로 만들어지며, 많은 양의 전자를 포함하고 있습니다.반도체에 전기를 흐르게 하면, 이전자는 반도체 내에서 특정한 방향으로 이동하게 됩니다. 만약 전자가 반도체 내에서 자유롭게 이동할 수 있다면, 이러한 반도체를 전도체라고 합니다. 그러나, 반도체에는 자유 이동 전자가 존재하지 않습니다. 따라서, 반도체 내에서 전기를 흐르게 하기 위해서는, 외부에서 전자를 공급해주어야 합니다.반도체 내에 전자를 공급하면, 전자는 반대 방향으로 움직이는 양공자와 충돌하면서 양공자를 만들어 냅니다. 이 양공자는 다시 반대 방향으로 전기를 흐르게 하면서 전자를 생성합니다. 이러한 프로세스를 반복하면, 반도체 내에서 전기가 자유롭게 흐를 수 있게 됩니다.

느긋한칼새269 · Answer

안녕하세요. 김학영 과학전문가입니다. 반도체는 전기를 통제할 수 있는 물질로, 전기적으로 양성자(+)와 음성자(-)가 존재하는 원자를 기본 단위로 하고 있습니다. 이런 반도체에서는 기본적으로 전기가 통하지 않지만 전자가 외부에서 에너지를 흡수하면 원자에서 이동할 수 있는 에너지 상태로 변화됩니다.

화목한다람쥐109 · Answer

안녕하세요. 김태경 과학전문가입니다.반도체는 여러 공정과 여러 과정을 거쳐 생산하는복합적인 장치입니다휴대폰에 들어가는 반도체는 디램 낸드 cmos등 다양한데요cpu로 쓰이는 반도체 저장용으로 쓰는 반도체 등 용도에 따라 반도체를 쓰는게 다릅니다

럭스마가린 · Answer

안녕하세요. 원형석 과학전문가입니다.전자 회로의 가장 기본이 되는 NPN 트랜지스터의 동작 원리를 설명 드리죠.​NPN 트랜지스터에서 베이스-에미터에 순방향 전압을 걸고 컬렉터-에미터 간에 전원 전압을 걸면컬렉터에서 에미터로 큰 전류를 흘릴 수 있습니다. 즉, 이때 작은 베이스 전류로 훨씬 더 큰컬렉터 전류를 제어할 수 있는 능력이 나오게 됩니다.​이는, 에미터와 베이스 사이에 순방향 바이어스가 걸려 있고, 베이스의 폭이 매우 얇기 때문입니다.​에미터와 베이스 사이의 순 바이어스에 의해 에미터에서 베이스로 진입한 전자들은 베이스의 폭이너무 얇아 이들 중 1% 정도의 전자만 베이스의 양공과 결합하고 나머지 99%의 전자는 베이스를지나쳐 컬렉터로 넘어가게 됩니다.​그럼, 컬렉터 전극에 + 극성의 전압이 걸려 있는 상태이므로, 이 전자들은 그대로 + 전극까지도달하게 되어, 결국 컬렉터에서 에미터로 전류가 흐르게 되는 것입니다.​베이스-에미터 간보다 켈렉터와 에미터 사이에 더 높은 전압을 인가하면작은 전류로 큰 전류를 흐르게 하는 전류 증폭 능력을 구현할 수 있습니다.​그리고 베이스 전류를 좀 더 많이 흘리면 이 트랜지스터는 증폭기가 아닌 스위치로 동작하게 됩니다..

똑똑한칠팔매132 · Answer

안녕하세요. 박병윤 과학전문가입니다.반도체는 반도체 소자만 있는 그대로의 기능으로 사용되는 것이 아니라 이를 기능하게 해주는 설계회로라는 것을 통해 이를 기능하게 해주는 것입니다.당연히 전원의 입출력 부가 있고, 각기 필요한 기능으로 반도체를 매열 및 회선을 설계하여 만들어 반도체 칩등이 완성되게 되는 것입니다.감사합니다.

전기·전자

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