트랜지스터 (반도체 스위치)
Transistor
손톱보다 작은 칩 속 트랜지스터는 어떻게 전류를 켜고 끌까요?
무슨 일이 일어났나
트랜지스터는 움직이는 부분 없이 전기로 여닫는 스위치입니다. 작은 신호 하나로 큰 전류가 다니는 길을 열고 닫습니다.
시뮬레이터에서 스위치 1 을 켜면 전구 1 에 90.0 mA 가 흐르고, 끄면 0 A 가 됩니다. 칩 속 트랜지스터는 이런 켜짐 · 꺼짐을 1 과 0 으로 써서 계산합니다.
칩에 흔히 쓰는 MOSFET 은 «게이트» 에 전압을 걸면 반도체 표면에 전자가 다니는 얇은 길(채널)이 생겨 «소스» 에서 «드레인» 으로 전류가 흐릅니다.
첫 트랜지스터는 1947 년 11 월 17 일 ~ 12 월 23 일 벨 연구소의 브래튼과 바딘이 보인 점 접촉 저마늄 트랜지스터였고, MOSFET 은 1959 년 모하메드 아탈라와 강대원이 처음 만들었습니다.
💡 생활 속 예시
- 폰 · 노트북이 사진을 고치고 게임 화면을 그리는 계산은 모두 칩 속 트랜지스터가 켜지고 꺼지는 것으로 이뤄집니다.
- USB 메모리도 트랜지스터와 닮은 구조 속에 전하를 가둬 두는 방식으로 0 과 1 을 저장합니다.
어떤 부품이 무엇을 하나
- 게이트(문 전극) — 전압을 걸면 아래 반도체에 전류의 길을 만들고, 전압을 빼면 그 길을 없앱니다.
- 얇은 산화막 — 게이트와 반도체 사이를 막아, 게이트로는 전류가 새지 않고 전압의 힘만 전합니다.
- 소스 · 드레인 — 전류가 들어오고 나가는 두 끝입니다.
- 반도체 몸통(규소) — 게이트 전압에 따라 표면에 전자가 모이거나 흩어지는 바탕입니다.
- 게이트에 전압이 없으면 소스와 드레인 사이에 길이 없어 전류가 흐르지 않습니다(0).
- 게이트에 전압을 걸면 산화막 아래 규소 표면으로 전자가 끌려와 얇은 채널이 생깁니다.
- 채널을 따라 소스에서 드레인으로 전류가 흐릅니다(1).
- 게이트 전압을 빼면 채널이 사라져 다시 꺼집니다. 칩은 이 여닫기를 아주 빠르게 되풀이합니다.
확인된 값
교육과정에서는
- 한국 2022 · 전자기와 양자 · 전자기적 상호작용 [12전자01-07]
- 한국 2022 · 물리학 · 빛과 물질 [12물리03-05]
출처
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