반도체의 특성

1.반도체란 무엇인가
전기가 반쯤 통하는 성질, 전기를 잘 통하지 않게 하는 이와 같은 것들을 부도체 또는 절연체 전기를 잘 통하게 하는 양도체,간단히 도체라고 부른다. 그런데 이세상에는 제작자의 의도에 의해 도체도 될 수 있고, 부도체도 될 수 있는 성질을 가진 것이 있는데 이것을 반도체라고 부른다.  반도체는 원하는 대로 저항의 크기를 조절하거나 빛을 내는 등 특별한 성능을 가질 수 있어, 전자 산업 발전의 핵심 역할을 하고 있다. 우리 주위의 모든 전자제품에는 반도체로 만든 조그마한 부품들이 들어 있으므로 우리는 반도체라는 물건에 둘러싸여 사는 셈이다.  반도체를 마법의돌, 전자 산업의 꽃, 산업의 쌀, 20세기 최대의 발명품 등으로 부르는 것은 당연한 일이기도 하다. 반도체는 독특한 몇 가지 특징을 가지고 있다.  ① 쇠붙이는 가열하면 저항이 커지지만 반도체는 반대로 작아진다.  ② 반도체에 섞여 있는 불순물의 양에 따라 저항을 매우 커지게도 할 수 있다.  ③ 교류전기를 직류전기로 바꾸는 정류작용을 할 수도 있다.  ④ 반도체가 빛을 받으면 저항이 작아지거나 전기를 일으키는데 이를 광전효과라 한다.  ⑤ 어떤 반도체는 전류를 흘리면 빛을 내기도 한다.
2.물질의 전기적 분류
① 전기를 잘 흘리는 물질을 도체  ② 전기가 잘 흐르지 않는 물질을 부도체  ③ 도체와 부도체의 중간 성질을 가진 물질을 반도체라한다.
3.반도체의 편리성
	반도체에 불순물을 첨가하거나 빛 또는 열을 가하여 전기가 흐르는 양을 조절할 수 있다. 반도체 물질에 열 또는 빛을 가하면 전구에 불을 켤 수 있다. 즉, 반도체의 전기적 성질이 변화됨을 알 수 있다.
4.반도체의 구성
반도체 물질에서 전기를 나르는 물질에는 자유전자(Free Electron)와 홀(Hole:구멍,즉 전자가 빠진 자리라는 뜻)이 있다. 이때 도핑(Doping: 불순물 주입)에 의해 전도도를 조절할 수 있다. 전자는 마이너스(Negative)전기를 가지고 있다. 전자가 많은 반도체를 N타입 반도체라 하고 홀이 많은 반도체를 P타입 반도체라고 한다.  N타입이나 P타입 반도체는 반도체에 첨가하는 불순물의 종류에 따라 마음대로 만들 수 있고, 그 불순물의 양에 따라 전자나 홀의 개수도 조절할 수 있다. 반도체는 여러 가지 특징을 가지고 있으므로 이것들을 이용하여 특별한 성능을 가진 부품을 만들 수 있다.
5.반도체의 특징
반도체 종류에는 다이오드,트랜지스터, IC(Integrated Circuit: 직접회로)등 여러 가지가 있는데 전자제품을 만드는 기본 요소가 된다고 해서 보통 반도체 소자라고 부른다.  다이오드(Diode)는 가장 간단한 반도체 소자로 P-N접합으로 되어있고 교류를 직류로 바꾼다거나 전파에서 소리를 끄집어내는 검파 작용을 한다. 트랜지스터는 P-N-P 또는 N-P-N 식이 있다. 작은 신호를 크게 하는 증폭작용이라는 아주 중요한 일을 한다.  집적회로는 사진기술과 밀접히 연관---개인용 컴퓨터나 핸드폰처럼 제품을 소형으로 만들 수 있는 것은 바로 집적화 기술 덕분이다.  트랜지스터나 다이오드를 개별소자라고 부르는 것에 비해 소자들을 모은 반도체를 집적회로라고 한다. 집적회로는 플래너(Planar) 기술이 개발된이래 눈부시게 발전하였다. 플래너 기술이란 웨이퍼라고 하는 평평한 반도체판 표면에 트랜지스터등의 소자를 새겨 넣는 것을 말한다.  이 집적회로 기술에는 사진기술이 밀접하게 연관되어 있다. 인화지에 해당하는 웨이퍼 위에 필름 역할을 하는 마스크를 놓고 빛 대신 자외선을 쬐어 아주 정밀하고 복잡한 회로를 새겨 넣는 것이다. 집적회로의 중요한 역할을 정보의 저장 또는 기억(Memory)과 연산(여러가지 조건에 의한 계산)이다. 기억용량이 핵심인 메모리 IC에는 램(RAM)과 롬(ROM)이 있다.  집적회로의 연산작용을 가장 잘 발휘하는 것이 마이크로 프로세서(Micro Processor)인데, 컴퓨터의 두뇌인 중앙 처리장치(CPU: Central Proxessing Unit)에 사용된다.
6.반도체의 재료
반도체로 쓰이는 재료는 게르마늄과 실리콘이 있다.그러나 실리콘은 열에 강하고 지구상에서 산소 다음으로 매우 흔한 물질로 모래나 돌멩이, 유리창문, 수정 등의 주성분이므로 우리 주위에서 가장 흔하게 보는 물질이기 때문에 현재는 이것을 더 많이 쓰인다.  실리콘을 반도체로 사용하기 위해서는 모래를 화학 처리하여 실리콘만을 뽑아 정제과정을 거쳐 순도를 높게한 것을 다결정 실리콘이라고 한다. 이것을 다시 녹인 다음 특수한 기술로 천천히 굳혀서 원통 모양의 단결정 실리콘 막대를 만든다. 반도체는 일상생활에서 첨단산업까지 우리 사회를 받치는 기둥이 되고 있다.
7.실리콘 재료의 산업적 장점
◈ MOS 구조에서 질 좋은 절연막을 쉽게 얻을 수 있다.     * SiO2의 특징     - SiO2는 양지의 절연특성을 가지며 두께 조정이 용이     - SiO2는 형성이 어렵고 물에 용해되며 섭씨 800℃ 이상에서 증발 ◈ Energy Band Gap이 크므로 고온동작이 가능하고 누설전류가 적다. ◈ 순도 높은 결정을 낮은 가격에 얻을 수 있다.