반도체의 작동 원리는 무엇인지 궁금합니다

Question

반도체는 컴퓨터 등 다양한 전자 기기에서 필수적으로 사용되는 소재입니다. 그렇다면 반도체가 어떻게 작동하는지, 그 원리를 설명해 주세요.

하얀도화지113 · Accepted Answer

안녕하세요. 김경태 과학전문가입니다.반도체는 전기를 흐르게 하는 동시에 막아주는 특별한 소재로서, 전기의 흐름을 제어하는 역할을 합니다. 반도체 소자는 일반적으로 실리콘과 같은 원자로 이루어져 있으며, 이 원자는 4개의 전자를 외곽껍질에 가지고 있습니다. 이때, 외곽 전자 중 일부는 다른 원자와 공유하여 결합하게 되어 결합전자라고 불리며, 나머지는 자유전자가 됩니다.반도체 소자에 전기를 가하면, 전자들이 움직이면서 전류가 흐르게 됩니다. 반도체 소자에서는 이 전류를 제어하기 위해 P형과 N형 반도체를 결합하여 P-N 접합을 만들어 사용합니다. P형 반도체는 전자가 적게 존재하는 양자공으로 구성되어 있고, N형 반도체는 전자가 많은 음전자공으로 구성되어 있습니다.P-N 접합은 P형 반도체와 N형 반도체가 만난 지점으로서, 이 지점에서는 P형 반도체의 결합전자와 N형 반도체의 자유전자가 결합하여 전하를 중립화시킵니다. 이때, P형 반도체 쪽은 전하가 부족하게 되고, N형 반도체 쪽은 전하가 남게 되는데, 이를 이용하여 전류를 제어할 수 있습니다.

김재훈 전문가 · Answer

안녕하세요반도체는 전기 전도도가 금속과 절연체 사이의 값을 가진 물질입니다 순수한 반도체는 전류를 거의 흐르지 않지만 불순물을 조금만 첨가하면 전자 또는 정공이라는 전하 운반자가 생성되어 전류를 흐르게 됩니다이처럼 반도체는 불순물의 종류와 농도에 따라 전기 전도도를 조절할 수 있는 특성을 가지고 있으며 이를 이용하여 다양한 전자 소자를 만들 수 있습니다 대표적인 반도체 소자로는 다이오드 트랜지스터 MOSFET 등이 있습니다.이러한 반도체 소자들은 컴퓨터 스마트폰 자동차 등 현대 사회의 다양하고 많은 전자 기기에 필수적인 부품으로 사용되고 있습니다.

박재민 전문가 · Answer

안녕하세요. 박재민 과학전문가입니다.반도체는 전기가 잘 통하는 도체와 전기가 잘 통하지 않는 부도체의 중간적인 성질을 지니고 있습니다. 반도체 내부에서 전자는 원자핵에 느슨하게 결합되어 있어 재료를 쉽게 이동할 수 있습니다. 이러한 성질로 인해 반도체는 주어지는 조건에 따라 전기가 잘 통할 수도 있고, 잘 통하지 않을 수도 있습니다.

화목한다람쥐109 · Answer

안녕하세요. 김태경 과학전문가입니다.도체는 물체에 전기가 흐르는 성질을 가지고 있습니다 반대로 부도체는 흐르지 않는 성질을 가지고 있습니다 반도체는 전기가 흐를때도ㅜ있고 흐르지 않을때도 있는 두가지 성질을 가지고 제품을 만드는 것입니다

전기·전자

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반도체의 작동 원리는 무엇인지 궁금합니다