반도체 대디의 부의 회로

반갑습니다. 매주 찾아오는 디바이스 물리학 시간입니다. 지난 시간에는 전자들이 길을 건널 때 겪는 장애물 달리기, 저항과 이동도에 대해 알아보았죠. 오늘은 예고해 드린 대로 전자들이 반도체 안에서 앞으로 나아가는 두 가지 독특한 방법, 표류(Drift)와 확산(Diffusion)에 대해 이야기해 보겠습니다. 여름철 물놀이장을 상상해 보시면 아주 쉽게 이해하실 수 있습니다.1. 스스로 넓은 곳을 찾아가는 확산(Diffusion)반도체 안에서 전자들이 움직이는 첫 번째 방법은 확산입니다. 단어가 조금 어려워 보이지만, 사실 우리는 일상생활에서 확산을 매일 겪고 있습니다. 방 안에 향수를 뿌리면 향기가 방 전체로 퍼져나가는 현상, 물에 잉크를 한 방울 떨어뜨리면 서서히 물드는 현상이 모두 확산입니다.이것을 물..

지난 시간에 MOSFET의 게이트를 열면, 전자들이 지나갈 수 있는 고속도로인 채널이 생긴다고 배웠습니다. 그럼 길도 열렸겠다, 전자들은 목적지인 드레인까지 쏜살같이 달려갈 수 있을까요? 아쉽게도 반도체 세상의 도로는 우리가 생각하는 매끄러운 아스팔트가 아닙니다.오늘은 전자들이 길을 건널 때 겪는 험난한 장애물 달리기, 산란과 저항, 그리고 이동도에 대해 알아보겠습니다.1. 전자의 앞길을 막는 장애물: 산란(Scattering)전자들이 채널이라는 고속도로를 달릴 때 이리저리 부딪히며 튕겨 나가는 현상을 반도체 공학에서는 산란이라고 부릅니다. 마치 붐비는 출근길 지하철역에서 사람들과 어깨를 부딪히는 것과 같습니다. 전자를 방해하는 장애물은 크게 두 가지가 있습니다.첫째는 격자 산란입니다. 반도체를 이루는 ..

스마트폰 속에는 수십억 개의 아주 작은 수도꼭지인 MOSFET이 들어있다고 말씀드렸습니다. 그런데 이 수도꼭지는 손가락으로 살짝 건드린다고 바로 물이 나오지 않습니다. 어느 정도 힘을 꽉 주어 돌려야 비로소 물길이 열리죠. 이 신비로운 경계선을 우리는 문턱 전압이라고 부릅니다.1. 전자들의 놀이터와 모래 언덕반도체 내부를 상상해 볼까요? 전자라는 꼬마 친구들이 소스라는 놀이터 입구에 잔뜩 모여 있습니다. 이 친구들은 옆 동네인 드레인 놀이터로 가고 싶어 합니다. 하지만 그 사이에는 커다란 모래 언덕이 가로막고 있습니다.이 모래 언덕은 전자가 넘어가기에는 너무 높습니다. 그래서 평소에는 전자가 이동하지 못하고 멈춰 있게 되죠. 이것이 바로 전기가 흐르지 않는 0의 상태, 즉 스위치가 꺼진 상태입니다.2. ..