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Heinrich Rudolf Hertz
(1857 – 1894)
proved the existence of the
electromagnetic waves theorized
by James Clerk Maxwell's
electromagnetic theory of light.
Guglielmo Marconi
(1874 – 1937)
1909 Nobel Prize in Physics
with Karl Ferdinand Braun
Lee de Forest (1873 – 1961)Audion
Father of Radioelectronic amplifying vacuum tube
Kilby (1958)
Noyce(1959)
Jack St. Clair Kilby(1923 – 2005)
realization of the first integrated
circuit while working at Texas
Instruments (TI) in 1958.
2000 Nobel Prize in Physics
Robert Norton Noyce(1927 – 1990)
Mayor of Silicon Valley,
co-founded Fairchild
Semiconductor in 1957
and Intel Corporation in 1968
종류 물질 비저항[10-8Ω-m] 종류 물질 비저항[Ω-m]
금속
은 1.59
반도체
탄소 3~60×10-5
구리 1.72 게르마늄 1~500×10-3
알루미늄 2.82 실리콘 0.1~60
텅스텐 5.6
부도체
유리 1010~1014
철 9.71 고무 1013~1015
니크롬 110 석영 7.5×1017
납 22 나무 108~1011
수은 98 황 1015
[예제]구리의밀도는 8.93g/cc이다.그리고구리의분자량은 63.5g/mole이다.
구리원자 1개당자유전자가 1개라면구리내의자유전자의밀도는얼마인가?
(답) 자유전자의 밀도는 단위 체적 안에 존재하는 자유전자의 수이다.
단위 체적이 몇 mole인지 계산하여 아보가드로 수를 곱해주면 된다.
물질의 전기적 특성
Octet rule
-an atom tends to bond with other atoms until it has eight electrons
in its outmost shell, similar to the stable electron configuration of
the noble gas elements
-exceptions: H; 2 Li; 2 Be;4 B;6
P, S; more than 8 electrons by incorporating d orbitals
Ionic Bonds
Na + Cl Na+ Cl-
Li + F Li+ F-
Covalent Bonds
Covalent Bonds in Silicon
n-type semiconductor
전자가 캐리어(carrier)
p-type semiconductor
정공(hole)이 캐리어(carrier)
에너지 밴드 갭(Energy band gap)의 형성
pn 접합의 공간전하영역(depletion region)
접합근처에는 전자와 정공이재결합하여 이온만 존재하는공간이 생김 (공간전하영역)
pn 접합의 공간전하영역(depletion region)
접합근처에는 전자와 정공이재결합하여 이온만 존재하는공간이 생김 (공간전하영역)
p-n Junction : Reverse Bias
공간전하영역이 넓어져전하이동이 불가능
p-n Junction : Forward Bias
공간전하영역이 좁아져전하이동이 가능
I-V characteristics of p-n junction
LED: Light Emitting Diode
전자와 정공이재결합할 때 빛이 발생
Bipolar Transistor Biasing
-Base는 폭이 좁음-Emitter에서 이동하는전자는 Base를 거쳐Collector로 이동
-Collector에 양의 전압-Base 전류에 의해Collector 전류 조절
-전류제어소자
Current amplification
Junction Transistor Biasing
-Gate의 전압에 의해channel의 폭이 조절되어전류가 조절됨
-전압제어소자
MOS FET (Field Effect Transistor) 구조
강대원(姜大元, 1931-1992)
1960년, Martin Atalla와 공동으로MOSFET를 최초로 개발
MOSFET Biasing
-Gate의 전압에 의해channel의 폭이 조절되어전류가 조절됨
-전압제어소자
Transistor amplifier circuit
Switching Circuit (NOT Gate)
저항(Resistor)
축전기(capacitor)
트랜지스터(transistor)
다이오드(diode)
Photolithography process
IC Manufacturing Process(Example)
반도체 소자 및 IC의 제작
1. 회로의설계2. Lithography 과정3. Etching 과정4. Metalization
5. Molding(Packaging)
6. Testing
Hynix
10nm process
OXIDATION
DEVELOPMENT (lithography III)
ION IMPLANTATION(Doping Process)
METALLIZATION
EDS TEST
SAWING
WIRE BONDING
MOLDING
FINAL TEST
Operational Amplifier (OP Amp 741)
Digital gate의 개념
2진수
디지털 Logic
-신호가 5.6V이상이면 1의 상태, 그렇치 않은 경우 0의 상태
십진수 36은 2진수로는100100
1바이트는 8 비트이는 2진수 8자리이므로, 16진수 두 자리로 표현 가능.따라서 16진법이 많이 사용됨.
American Standard Code for Information Interchange; ASCII, 7bit encoding
[예제] de Morgan 정리 를 증명해 보자.
A B
0 0 1 1
1 0 0 0
0 1 0 0
1 1 0 0
이것도 증명해 보라.
A A
0 1
1 0
NOT-gate (CMOS)
NOT-gate
A B Output
0 0 1
0 1 0
1 0 0
1 1 0
NOR-gate
A B Output
0 0 0
0 1 1
1 0 1
1 1 1
OR-gate
NOR-gate
NAND-gate
A B Output
0 0 1
0 1 1
1 0 1
1 1 0
A B Output
0 0 0
0 1 0
1 0 0
1 1 1
NAND-gate
AND-gate
Examples
Digital computer
A B Output
0 0 0
0 1 1
1 0 1
1 1 0
Half adder
Full adder
1
4 bit adder
2진법: 1111+1111=1111010진법: 15+15=30
1 bit memory
Set Reset Q -Q
1 0 1 0
0 1 0 1
Clock Data Q
1 1 1
1 0 0
D Flip Flop
4 bit register
CCD(Charged Coupled Device)
1969: Boyle, Smith
Willard Boyle(1924 –2011), George Smith (1930- )
2009년노벨물리학상
-입사하는 빛을 전하로 바꾸고,
이를 디지털 컨버터(digital converter)에 전달하는 장치
-CCD는 p형 반도체 위에 산화층과 전극을 구성한 것
-전극의 배열(array)이 2차원의 전면을 덮고 있다. 3개의 전극이
하나의 픽셀(컬러 영상에서 적색, 녹색, 청색의 필터와 함께)을 구성
-입사 빛으로 광전효과에 의해 전자 생성.
-전극에 +전압을 인가하면 생성된 전자들이 전극 쪽으로 이동
-p형 반도체의 정공들은 밑으로 밀려 전극 아래에는 전자들만
존재 하는 양자우물(quantum well)형성.
-각 전극에서 생성된 전자들을 디지털 컨버터로 이동.
-디지털 컨버터는 이 전자들을 모아 디지털 신호로 바꾸어 영상을 구성
Light Emitting Diode
나카무라 슈지(노벨상 수상자)
FET
MOSFET을최초로개발한한국인
Microprocessor
정류기 IC
증폭기 IC