반도체 소자_반도체란?

어디서 많이 들어본 반도체

반도체는 사실 어디선가 한번쯤은 특히 이과생이라면 분야가 다르더라도 한번쯤은 들어봤을법한 물질입니다

특히나 우리나라의 대표기업들 중 하나인 삼성전자와 SK하이닉스가 반도체를 주력으로 삼고 있고 투자 또한

활발하기 때문에 낯설지만은 않은 용어일텐데요.

우리가 흔히 떠올리는 반도체의 이미지

또한 과거 1948년 최초의 반도체라고 할 수 있는 트랜지스터가 개발된 후 지금까지 산업의 발전을

이끌어온 반도체는 다가오는 4차 산업혁명에서도 중추적인 역할을 하기 때문에 다양한 산업에 있어 굉장히 중요한 부분인데요. 이러한 반도체의 정의에 대해 아주 간단하게 얘기해보겠습니다

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그래서 반도체의 정의가 뭘까?

대부분 반도체란 용어를 처음 접하는게 제가 생각하기엔 중고등학교 과학시간이 아닐까 싶습니다.

그 당시엔 과학에 대한 많은 지식이 없기 때문에 반도체에 대해 선생님이 이렇게 정의를 내려주셨던 것 같습니다.

'반도체 부도체와 도체의 중간 성질을 가진 물질'

물론 이는 맞는말입니다 하지만 그 기준이 모호하기 때문에 반도체의 정의라고 하기에는 조금 애매한 감이 없지않죠. 그래서 대학교 과정에서는 '에너지밴드갭이 3eV 이하인 물질' 이라고도 배우는데요.

이 또한 도체.반도체.부도체를 구분하는데 있어서 기준이 모호해지는 부분이 분명 있습니다.

그렇기에 반도체 엔지니어적인 관점. 업계친화적으로 반도체를 정의내리자면

'저항(conductivity)을 큰 범위규모로 조절할 수 있는 물질'

이라고 정의 내릴 수 있을 것 같습니다. 이것이 반도체를 사용하는 핵심이기도 하기 때문이죠.

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그럼 반도체엔 어떠한 물질이 쓰일까?

반도체는 과거에는 Ge이 녹는점이 낮기 때문에 많이 쓰였지만 요즘에는 일반적으로 14족 원소인 Si이 쓰입니다.

13족+15족 , 12족+16족의 원소들로 반도체를 만들기도 하는데요. 이러한 물질은 비용이 많이 들어 성질은 뛰어나지만 상용화되기에는 아직 비용적인 측면에서 한계를 보이는 것 같습니다.

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그렇다면 왜 Si 이 많이 쓰일까요?

산업에서 가장 중요한 것은 가성비. 즉 비용이 중요합니다. 그러한점에서 Si 은 필요한 특성들을 고루고루 충족하며

비용이 적게 들어서 가장 많이 사용되고 있죠.

SI에 대해 살펴보면

1) 밴드갭이 1.1eV 정도의 물질로 적외선 영역의 에너지 갭을 가지고 있다.

2) intrisic carrier concentration이 약 1.5x 10^10 cm^3 이다

3) diamond structure 이다.

와 같은 반도체에 유리한 특성을 갖고 있습니다.