ํฐ์คํ ๋ฆฌ ๋ทฐ
๐์ฐ์ ์ ์ ๋ฐ๋์ฒด! ๋ฐ๋์ฒด ์๋ฆฌ์ Nํ/Pํ&ํธ๋์ง์คํฐ
๐Macultist | ๐2Nํ๋ฒใ ฃ๐ง๐ป์ ์๊ณตํ๋ 2025. 11. 22. 02:42๋ ์๋๋ค ์๋ ํ์ธ์? ๐Macultist์ ๋๋ค! ๋ด์ค์์ ๋งค์ผ๊ฐ์ด '๋ฐ๋์ฒด ์๊ธฐ', '๋ฐ๋์ฒด ํธํฉ'์ด๋ผ๋ ๋ง์ด ๋ค๋ ค์ต๋๋ค. ์ฐ๋ฆฌ๋๋ผ ์์ถ์ ํต์ฌ์ด์ '์ ์๊ณตํ์ ์'์ด๋ผ๊ณ ๋ถ๋ฆฌ๋ ์ด ๋ฐ๋์ฒด๊ฐ ์์๋ค๋ฉด, ์ง๊ธ ์ฌ๋ฌ๋ถ์ด ๋ณด๊ณ ๊ณ์ ์ค๋งํธํฐ์ด๋ ์ปดํจํฐ๋ ๊ทธ์ ์ฐจ๊ฐ์ด ๋๋ฉ์ด์ ๋ถ๊ณผํ์ ๊ฒ์ ๋๋ค. "์ง๊ธ๊น์ง ๋น์ ์ ๋ฐ๋์ฒด๊ฐ ๊ทธ์ ๋ฑ๋ฑํ ์นฉ์ธ ์ค๋ง ์์ จ๋ค๋ฉด, ์ธ์์์ ๊ฐ์ฅ ์ ๊ตํ ๋ง๋ฒ์ ๋์ ๋ชจ๋ฅด๊ณ ์ง๋์น์ ๊ฒ๋๋ค!" ๋๋์ฒด ์ด ์์ ์กฐ๊ฐ์ด ์ด๋ป๊ฒ ์ ๊ธฐ๋ฅผ ๋ง์๋๋ก ์กฐ์ ํ๊ณ , 0๊ณผ 1์ด๋ผ๋ ์ซ์๋ก ์ธ์์ ์์ง์ด๋ ๊ฑธ๊น์? ์ ๊ธฐ๊ฐ ์ ํตํ๋ ๋์ฒด๋ ์๋๊ณ , ์ ํตํ๋ ๋ถ๋์ฒด๋ ์๋ '๋ฐ๋์ฒด'์ ์ ์ฒด. ์ค๋ ์ด ํฌ์คํ ์ ํตํด ์์ํ ๊ท์๊ฐ ์ด๋ป๊ฒ ๋ง๋ฒ์ ๋๋ก ๋ณํ๋์ง, Nํ๊ณผ Pํ์ ํ์์ ์ธ ๊ถํฉ๊ณผ ํธ๋์ง์คํฐ๊ฐ ๋ง๋๋ ๋์งํธ ์ธ์์ ๋น๋ฐ์ ์์ฃผ ์ฝ๊ฒ ํํค์ณ ๋๋ฆฌ๊ฒ ์ต๋๋ค. ์ด ์๋ฆฌ๋ฅผ ์๋ฉด ๋ด์ค๊ฐ ๋ค๋ฆฌ๊ณ ์ธ์์ด ๋ค๋ฅด๊ฒ ๋ณด์ผ ๊ฒ์ ๋๋ค.
๋ฐ๋์ฒด๊ฐ ์ ๊ธฐ๋ฅผ ํต์ ํ๋ ์๋ฆฌ
๋ฐ๋์ฒด(Semiconductor)๋ผ๋ ์ด๋ฆ์๋ '์ ๋ฐ(Semi)'์ด๋ผ๋ ๋ป์ด ๋ด๊ฒจ ์์ต๋๋ค. ๊ตฌ๋ฆฌ์ฒ๋ผ ์ ๊ธฐ๊ฐ ์์ฃผ ์ ํตํ๋ '๋์ฒด'์ ๊ณ ๋ฌด์ฒ๋ผ ์ ๊ธฐ๊ฐ ์ ํ ํตํ์ง ์๋ '๋ถ๋์ฒด'์ ์ค๊ฐ ์ฑ์ง์ ๊ฐ์ก๊ธฐ ๋๋ฌธ์ ๋๋ค. ํ์ง๋ง ๋ฐ๋์ฒด์ ์ง์ง ๋ฅ๋ ฅ์ ์ด์ค๊ฐํจ์ด ์๋๋ผ, ์ฐ๋ฆฌ๊ฐ ์ํ ๋๋ง ์ ๊ธฐ๊ฐ ํตํ๊ฒ ํ๊ณ ์ํ์ง ์์ ๋๋ ๋ง์ ์ ์๋ 'ํต์ ๋ฅ๋ ฅ'์ ์์ต๋๋ค. ๊ฐ์ฅ ๋ํ์ ์ธ ๋ฐ๋์ฒด ์ฌ๋ฃ์ธ '์ค๋ฆฌ์ฝ(๊ท์)'์ ๋ชจ๋์ฌ์ฅ์์ ํํ ๋ณผ ์ ์๋ ์์์ ๋๋ค. ์์ํ ์ํ์ ์ค๋ฆฌ์ฝ์ ์์๋ค๋ผ๋ฆฌ ์์ฃผ ๋จ๋จํ๊ฒ ์์ ์ก๊ณ ์์ด์ ์ ๊ธฐ๊ฐ ๊ฑฐ์ ํตํ์ง ์์ต๋๋ค. ํ์ง๋ง ์ฌ๊ธฐ์ ์ด์ ๊ฐํ๊ฑฐ๋ ํน์ํ ์ฒ๋ฆฌ๋ฅผ ํ๋ฉด, ๋จ๋จํ ์ก๊ณ ์๋ ์์ ๋๊ณ ์ ์๊ฐ ์ด๋ํ ์ ์๋ ๊ธธ์ด ์ด๋ฆฝ๋๋ค. ์ด๊ฒ์ ๋ง์น ํ์์๋ ๊ฝ ๋งํ ๋๋ก์๋ค๊ฐ, ์ ํธ๋ฑ ์กฐ์์ ๋ฐ๋ผ ์ฐจ๊ฐ ๋ค๋ ์ ์๊ฒ ๋๋ ๊ฒ๊ณผ ๋น์ทํฉ๋๋ค. ์ด์ฒ๋ผ ์ ๊ธฐ์ ํ๋ฆ์ ์๋๊ผญ์ง์ฒ๋ผ ์ผฐ๋ค ๊ป๋ค ํ ์ ์๋ ์ฑ์ง ๋๋ถ์, ์ฐ๋ฆฌ๋ ์ ์๊ธฐ๊ธฐ๋ฅผ ์ํ๋ ๋๋ก ์กฐ์ข ํ๊ณ ๋ณต์กํ ์ฐ์ฐ๊น์ง ์ํฌ ์ ์๋ ๊ฒ์ ๋๋ค.
์์ ๋ฐ๋์ฒด์ ๋ถ์๋ฌผ ๋ฐ๋์ฒด(Nํ, Pํ)
์์ ๋ง์๋๋ฆฐ ๋๋ก ์์ํ ์ค๋ฆฌ์ฝ์ ์ ๊ธฐ๊ฐ ์ ์ ํตํ๋ ์์ ํ ์ํ์ ๋๋ค. ์ด๋ฅผ ๊ณตํ์ ์ผ๋ก ์ธ๋ชจ ์๊ฒ ๋ง๋ค๊ธฐ ์ํด ์์ฃผ ๋ฏธ์ธํ ์์ '๋ถ์๋ฌผ'์ ์์ด์ฃผ๋ ๊ณผ์ ์ ๊ฑฐ์น๋๋ฐ, ์ด๋ฅผ '๋ํ'์ด๋ผ๊ณ ํฉ๋๋ค. ์ด ๋ํ์ ํตํด ๋ฐ๋์ฒด๋ ๋ ๊ฐ์ง ์ฑ๊ฒฉ์ผ๋ก ๋ค์ ํ์ด๋ฉ๋๋ค. ๋จผ์ , ์ค๋ฆฌ์ฝ์ '์ธ' ๊ฐ์ ๋ฌผ์ง์ ์์ผ๋ฉด ์ ์๊ฐ ํ๋ ๋จ๋ ์ํ๊ฐ ๋๋๋ฐ, ์ด๋ฅผ 'Nํ ๋ฐ๋์ฒด'๋ผ๊ณ ํฉ๋๋ค. ์ฌ๊ธฐ์ N์ ๋ค๊ฑฐํฐ๋ธ(Negative), ์ฆ ๋ง์ด๋์ค ์ ๊ธฐ๋ฅผ ๋ค ์ ์๊ฐ ํ๋ถํ๋ค๋ ๋ป์ ๋๋ค. ๋ฐ๋๋ก '๋ถ์' ๊ฐ์ ๋ฌผ์ง์ ์์ผ๋ฉด ์ ์๊ฐ ํ๋ ๋ชจ์๋ผ '๊ตฌ๋ฉ(์ ๊ณต)'์ด ์๊ธฐ๋ ์ํ๊ฐ ๋๋๋ฐ, ์ด๋ฅผ 'Pํ ๋ฐ๋์ฒด'๋ผ๊ณ ํฉ๋๋ค. P๋ ํฌ์งํฐ๋ธ(Positive), ์ฆ ํ๋ฌ์ค ์ฑ์ง์ ๋ค ๊ตฌ๋ฉ์ด ๋ง๋ค๋ ๋ป์ ๋๋ค. ์ดํดํ๊ธฐ ์ฝ๊ฒ ๋น์ ํ์๋ฉด, Nํ์ ์์๋ณด๋ค ์ฌ๋์ด ํ ๋ช ๋ ๋ง์์ ๋จ๋ ์ฌ๋์ด ์์ ๋กญ๊ฒ ๋์๋ค๋๋ ์ํ์ด๊ณ , Pํ์ ์ฌ๋๋ณด๋ค ์์๊ฐ ํ๋ ๋ ๋ง์์ ๋น์๋ฆฌ๋ฅผ ์ฑ์ฐ๊ธฐ ์ํด ์ฌ๋๋ค์ด ๊ณ์ ์๋ฆฌ๋ฅผ ์ฎ๊ฒจ ๋ค๋๋ ์ํ์ ๋๋ค. ์ด ๋จ๋ ์ ์์ ๋น ๊ตฌ๋ฉ์ด ๋ฐ๋ก ์ ๊ธฐ๋ฅผ ํ๋ฅด๊ฒ ํ๋ ์ผ๊พผ ์ญํ ์ ํฉ๋๋ค.
ํธ๋์ง์คํฐ์ ์ค์์น ์ญํ
Nํ๊ณผ Pํ ๋ฐ๋์ฒด๋ฅผ ๋ฐ๋ก ๋๋ฉด ๋ณ์ผ์ด ์์ง๋ง, ์ด ๋์ ๋ถ์ฌ๋์ผ๋ฉด ๋๋ผ์ด ์ผ์ด ๋ฒ์ด์ง๋๋ค. Nํ๊ณผ Pํ์ ์๋ก ์ ํฉํ๊ณ ๊ทธ ์ฌ์ด์ ์๋์์น์ฒ๋ผ ์ ๊ทน์ ์ฐ๊ฒฐํ๋ฉด, ํ๋ ์ ์๊ณตํ์ ๊ฝ์ธ 'ํธ๋์ง์คํฐ'๊ฐ ํ์ํฉ๋๋ค. ํธ๋์ง์คํฐ์ ๊ฐ์ฅ ํต์ฌ์ ์ธ ๊ธฐ๋ฅ์ ๋ฐ๋ก '์ค์์น' ์ญํ ์ ๋๋ค. ์๋๊ผญ์ง๋ฅผ ์ด์ง๋ง ๋๋ ค๋ ์ฝธ์ฝธ ์์์ง๋ ๋ฌผ์ ๋ง๊ฑฐ๋ ํ๋ฅด๊ฒ ํ ์ ์๋ฏ์ด, ํธ๋์ง์คํฐ์ ์์ฃผ ๋ฏธ์ธํ ์ ๊ธฐ ์ ํธ๋ฅผ ์ฃผ๋ฉด ํฐ ์ ๋ฅ์ ํ๋ฆ์ ๋ง๊ฑฐ๋(0) ํ๋ฅด๊ฒ(1) ํ ์ ์์ต๋๋ค. ์ด 0๊ณผ 1์ ์ํ๊ฐ ๋ฐ๋ก ์ปดํจํฐ๊ฐ ์ฌ์ฉํ๋ ๋์งํธ ์ธ์ด์ ๊ธฐ์ด๊ฐ ๋ฉ๋๋ค. ๋ํ ํธ๋์ง์คํฐ๋ ์ฝํ ์ ํธ๋ฅผ ๊ฐํ ์ ํธ๋ก ํค์์ฃผ๋ '์ฆํญ' ์์ฉ๋ ํฉ๋๋ค. ๋ง์ดํฌ๋ก ๋ค์ด์จ ์์ ๋ชฉ์๋ฆฌ๊ฐ ์คํผ์ปค๋ฅผ ํตํด ํฌ๊ฒ ๋ค๋ฆฌ๋ ๊ฒ๋ ์ด ํธ๋์ง์คํฐ์ ์ฆํญ ๊ธฐ๋ฅ ๋๋ถ์ ๋๋ค. ์ํฑ๋ณด๋ค ์์ ์นฉ ์์ ์์ต ๊ฐ์ ํธ๋์ง์คํฐ๊ฐ ๋ค์ด์์ด, ์ฐฐ๋์ ์๊ฐ์ ์์์ด ์ค์์น๋ฅผ ๊ป๋ค ์ผฐ๋ค ํ๋ฉฐ ์ฐ๋ฆฌ๊ฐ ํ๋ ๊ฒ์, ์ธํฐ๋ท, ์์ ์์ฒญ์ ๊ฐ๋ฅํ๊ฒ ๋ง๋๋ ๊ฒ์ ๋๋ค.
๊ฒฐ๋ก
์ค๋ ์ฐ๋ฆฌ๋ ํ๋ ๋ฌธ๋ช ์ ๊ธฐ๋ฐ์ด ๋๋ ๋ฐ๋์ฒด์ ๊ธฐ๋ณธ ์๋ฆฌ์ Nํ, Pํ ๋ฐ๋์ฒด์ ํ์ ๊ณผ์ , ๊ทธ๋ฆฌ๊ณ ํธ๋์ง์คํฐ๊ฐ ์ํํ๋ ๊ฒฐ์ ์ ์ธ ์ค์์น ์ญํ ์ ๋ํด ์์๋ณด์์ต๋๋ค. ๋ชจ๋์์ ์ถ์ถํ ์ค๋ฆฌ์ฝ์ ์์ฃผ ์์ ๋ถ์๋ฌผ์ ์์ด ์ ๊ธฐ์ ํ๋ฆ์ ์์ ์์ฌ๋ก ์กฐ์ ํ๋ค๋ ๋ฐ์์ ์ธ๋ฅ ์ญ์ฌ์ ๊ฐ์ฅ ์๋ํ ๊ณตํ์ ๋ฐ๊ฒฌ ์ค ํ๋์ ๋๋ค. ์ด์ ์ค๋งํธํฐ์ ์์ ์ฅ์ค ๋๋ง๋ค, ๊ทธ ์์์ ์ด ์ ์์ด ์์ง์ด๊ณ ์์ ์์ญ์ต ๊ฐ์ ์ ์์ ์ ๊ณต๋ค์ ๋ถ์ง๋ฐํ ์์ง์์ ํ ๋ฒ์ฏค ๋ ์ฌ๋ ค ๋ณด์๊ธฐ๋ฅผ ๋ฐ๋๋๋ค! ๋ ์๋๋ค์ ์ผ์ ์ ๊ถ๊ธ์ฆ์ด ์กฐ๊ธ์ด๋๋ง ํด์๋์๊ธฐ๋ฅผ ๋ฐ๋ผ๋ฉฐ ์ด๋ฒ ํฌ์คํ ์ ๋ง์น๊ฒ ์ต๋๋ค.
