학 습 목 표

1. 학 습 목 표 • 1. 반도체의 기본 이론을 설명할 수 있다. • 2. 전자 소자의 원리와 특성을 바르게 이해할 수 있다. • 3. 반도체 소자의 특성에 따른 사용법을 바르게 알 수 있다.

2. 선 수 학 습 • . • . • 물질 중에서 전류가 잘 흐를 수 있는 물질을 도체라고 한다. • 물질 중에서 전류가 흐르기 어려운 물질을 절연체라고 한다 • 반도체는 도체와 절연체의 중간적인 성질을 가진다. • n 형 반도체 • •전자의 수가 정공보다 많은 반도체 • P 형 반도체 • • 가전자가 1개 부족하여 정공이 생기게 되는 반도체 • 트랜지스터는 p 형과 n 형 반도체를 3개 층으로 접합한 것이다. • 특수 반도체 소자에는 UJT, SCR, 트라이액, 다이액, CdS 등이 있다. • 집적 회로는 하나의 실리콘 칩 내부에 트랜지스터, 다이오드, 저항, 콘덴서 등 여러 가지 전자 부품을 고밀도로 집적하여 패키지로 만든 것이다.

3. 학 습 전 개 • 1. 다이오드 • ① 반도체 – 도체와 반도체의 중간적인 성질을 갖는 물질 • 도체 – 물질 중 전류가 잘 흐를 수 있는 물질 • 절연체 – 물질 중 전류가 흐르기 어려운 물질

4. 학 습 전 개 • ② 자유 전자와 정공 – 모든 물질은 원자로 구성되어 있다. 이러한 원자의 구조는 중앙의 원자핵과 그 주위를 돌고 있는 전자로 이루어진다. • 가전자 – 원자핵에서 가장 바깥쪽 궤도를 돌고 있는 전자 • 자유전자 – 가전자는 결속력이 약해 외부의 에너지에 의해 원자핵으로부터 쉽게 이탈될 수 있다. 이탈된 가전자는 원자 사이를 자유롭게 움직일 수 있는 전자 • 단결정 – 원자가 규칙적으로 배열되어 하나의 결정을 이루고 있는 것 • 공유결합 – 각 원자는 가전자를 공유하면서 안정된 결합을 한다. • 정공 – 전자가 이동하여 비어 있는 구멍 <실리콘의 원자 구조><실리콘의 단결정>

5. 학 습 전 개 • 실리콘 단결정의 반송자 이동 • 반송자의 특성

6. 학 습 전 개 • ③ n형 반도체와 p형 반도체 • n형 반도체 – 진성 반도체에 첨가된 5가 원자(As, Sb)의 불순물을 도너라고 한다. 진성 반도체의 결정에 도너가 혼합되면서 전자의 수가 정공보다 많아 지게 된다. 이러한 반도체를 n형 반도체라 한다. • P형 반도체 – 진성 반도체에 3가 원자(B, In)의 불순물을 조금 첨가하면, n형 반도체와는 반대로 가전자가 1개 부족하여 정공이 생기게 된다. 이러한 반도체를 p형 반도체라 한다. <n형 반도체의 구조><p형 반도체의 구조>

7. 학 습 전 개 ④ pn 접합 다이오드 < pn 접합 > <순방향 전압> <역방향 전압>

8. 학 습 전 개 ⑤ 다이오드의 종류와 용도

9. 학 습 전 개 • 2. 트랜지스터 • ① 트랜지스터의 구성 – p형과 n형 반도체를 3개 층으로 접합한 것 • 트랜지스터의 전극은 가운데의 베이스(base : B)와, 전자나 정공을 방출하는 이미터(emitter : E), 이미터에서 방출된 전자나 정공을 모으는 컬렉터(collector : C)로 구성되어 있다. <외형><npn형 트랜지스터><pnp형 트랜지스터>

10. 학 습 전 개 • 트랜지스터의 명칭

11. 학 습 전 개 • ② 트랜지스터의 동작 원리 • ③트랜지스터의 용도 • 트랜지스터는 실리콘과 같은 반도체 결정 속의 전자 또는 • 정공의 작용을 이용하여 증폭, 발진, 변조, 검파 등의 작용을 한다.

12. 학 습 전 개 • 3. 전기장 효과 트랜지스터 • ① 전기장 효과 트랜지스터의 구성 • npn 형, pnp형 트랜지스터는 입력 전류를 제어하여 출력 전류를 변화시킨다. • 반면, 전기장 효과 트랜지스터는 입력 전압을 제어하여 출력 전류를 변화시키는 소자로, 구조에 따라 접합형 FET(J-FET)와 MOS 형 FET로 구분된다. <외형><n 채널 J-FET><p 채널 MOS-FET>

13. 학 습 전 개 • ② FET의 동작 원리 • ③ FET의 용도 • FET는 역방향 전압의 바이어스를 가하므로 입력 임피던스가 매우 높고 잡음이 적다. 따라서, 저잡음의 저주차 증폭이나 고주파의 FM, TV의 튜너와 같은 고주파 증폭 또는 고속 스위칭에 사용된다.

14. 학 습 전 개 • 4. 특수 반도체 소자 • ① UJT • p 형과 n 형 반도체의 접합이므로 단접합 트랜지스터라고 한다. • 2개의 베이스와 1개의 이미터로 구성되어 있으므로 더블 베이스 다이오드라고도 한다. • 부성 저항 특성을 갖는 트리거 소자로서, 저주파 중간 주파수대의 스위칭이나 쌍안정 회로, 타이밍 회로, 톱니파 발진 등 펄스 발생에 이용된다. <외형><기호>

15. 학 습 전 개 • ③ 트라이액 • 사이리스터란 pnpn 접합으로 된 반도체 소자로, 흔히 SCR을 가리키는 경우도 있으나, 현재는 pn 접합을 3조 이상 조합한 2 안정성 스위칭 소자를 총칭하여 말한다. • 3극으로 된 교류 제어용 소자로, 쌍방향성 3단자 사이리스터이다. • SCR을 역병렬로 2개 연결하여, 게이트를 1개로 한 것과 같은 기능을 가진다. <외형><기호>

16. 학 습 전 개 • ② SCR • pnpn 접합에 또 하나의 게이트 전극을 붙인 것으로, 실리콘 제어 정류기 라고도 한다. • 애노드(anode), 캐소드(cathode), 게이트(gate)의 전극을 가지고 있다. • 게이트에 미소한 전류를 얀간만 흘려 주면 애노드가 캐소드에 대해 (+)인경우에 애노드 – 캐소드 간은 통전 상태가 된다. • 일단 통전 상태가 되면 게이트는 제어 능력이 없다. • 만약, 통전 상태를 멈추게 하려면 애노드 전압을 0으로 하거나 역방향 전압을 가한다. <외형><기호>

17. 학 습 전 개 • ④ 다이액 • 2 단자의 교류 스위칭 소자로, 교유 전원으로부터 직접 트리거 펄스를 얻는 회로에 사용되므로 트리거 다이오드라고도 한다. • 보통 다이오드와는 달리 쌍방향성으로, 교류 전원을 한 순간만 도통시켜 트리서 펄스를 만든다. • 간단하고 값이 싸기 때문에 가정용 전화, SCR이나 트라이액의 트리거용으로 사용되고 있다. <외형><기호>

18. 학 습 전 개 • ⑤ CdS • 카드뮴 (Cd)와 황 (S)의화합물로 황화카드뮴이라고도 한다. • 빛에 비추면 자유 전자가 증가하여 저항이 감소하고, 빛을 비추지 않으면 저항이 커져 전류의 흐름을 방해하게 된다. • 광 신호를 전기 신호로 변환하는 데 이용되고, 각종 자동 제어 회로, 도난 방지기, 자동문 등에 이용된다. <외형><기호>

19. 학 습 전 개 • 5. 집적 회로 • ① 집적 회로의 개념 • 하나의 실로콘(Si) 칩(Chip) 내부에 트랜지스터, 다이오드, 저항, 콘덴서 등 여러 가지 전자 부품을 고밀도로 집적하여 패키지(package)로 만든 것이다. <IC 집적>

20. 학 습 전 개 ② 집적 회로의 분류

21. 학 습 전 개 ③ 집적 회로의 장단점 ④ 집적 회로의 유형 <메탈 캔> <SIP> <DIP><PGA> <QFP>

22. 형 성 평 가 • 실리콘의 단결정은 각 원자가 서로 공유하면서 안정된 결합을 하는데, 이 것을 ( ) 결합이라 한다. • 다음 중 도너(donor)는? • ① As ② In ③ Ga④ B⑤ Al • 트랜지스터의 3단자 명칭을 쓰시오.

23. 형 성 평 가 • 다음 사이리스터 중에서 단방향성 소자는? • ① TRIAC ② SSS ③ DIAC④ SCR⑤ SBS • 직접 회로의 장단점을 쓰시오.

24. 학 습 정 리 • 반도체는 빛이나 전압, 온도 등의 외부 변화나, 가공 및 제조 방법에 따라 전도율이 달라진다. • 반도체 소자에는 다이오드, 트랜지스터(TR), 사이리스터, 광소자(LED), IC 등이 있다. • Pn 접합 다이오드는 한쪽 방향으로만 전류를 흐르게 한다. • 트랜지스터에는 npn 형과 pnp 형이 있다. • IC는 전자 소자를 상호 연결하여 손톱 크기만한 칩에 집적한 것이다.