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
Audion electronic amplifying vacuum tube Lee de Forest (1873 1961) Father of Radio
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
종류물질비저항 [10-8 Ω-m] 종류물질비저항 [Ω-m] 은 1.59 탄소 3~60 10-5 구리 1.72 반도체게르마늄 1~500 10-3 알루미늄 2.82 실리콘 0.1~60 금속 텅스텐 5.6 유리 10 10 ~10 14 철 9.71 고무 10 13 ~10 15 니크롬 110 부도체 석영 7.5 10 17 납 22 나무 10 8 ~10 11 수은 98 황 10 15 [ 예제 ] 구리의밀도는 8.93g/cc 이다. 그리고구리의분자량은 63.5g/mole 이다. 구리원자 1 개당자유전자가 1 개라면구리내의자유전자의밀도는얼마인가? ( 답 ) 자유전자의밀도는단위체적안에존재하는자유전자의수이다. 단위체적이몇 mole 인지계산하여아보가드로수를곱해주면된다.
물질의전기적특성
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 전자가캐리어 (carrier)
p-type semiconductor 정공 (hole) 이캐리어 (carrier)
에너지밴드갭 (Energy band gap) 의형성
pn 접합의공간전하영역 (depletion region) 접합근처에는전자와정공이재결합하여이온만존재하는공간이생김 ( 공간전하영역 )
pn 접합의공간전하영역 (depletion region) 접합근처에는전자와정공이재결합하여이온만존재하는공간이생김 ( 공간전하영역 )
p-n Junction : Reverse Bias 공간전하영역이넓어져전하이동이불가능
p-n Junction : Forward Bias 공간전하영역이좁아져전하이동이가능
I-V characteristics of p-n junction
LED: Light Emitting Diode 전자와정공이재결합할때빛이발생
Bipolar Transistor Biasing -Base 는폭이좁음 -Emitter 에서이동하는전자는 Base 를거쳐 Collector 로이동 -Collector 에양의전압 -Base 전류에의해 Collector 전류조절 - 전류제어소자
Current amplification
Junction Transistor Biasing -Gate 의전압에의해 channel 의폭이조절되어전류가조절됨 - 전압제어소자
MOS FET (Field Effect Transistor) 구조 강대원 ( 姜大元, 1931-1992) 1960 년, Martin Atalla 와공동으로 MOSFET 를최초로개발
MOSFET Biasing -Gate 의전압에의해 channel 의폭이조절되어전류가조절됨 - 전압제어소자
Transistor amplifier circuit
Switching Circuit (NOT Gate)
저항 (Resistor)
축전기 (capacitor)
트랜지스터 (transistor)
다이오드 (diode)
Photolithography process
IC Manufacturing Process(Example)
반도체소자및 IC 의제작 1. 회로의설계 2. Lithography 과정 3. Etching 과정 4. 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 gate 의개념
2 진수 디지털 Logic - 신호가 5.6V 이상이면 1 의상태, 그렇치않은경우 0 의상태
십진수 36 은 2 진수로는 100100 1 바이트는 8 비트이는 2 진수 8 자리이므로, 16 진수두자리로표현가능. 따라서 16 진법이많이사용됨.
American Standard Code for Information Interchange; ASCII, 7bit encoding
[ 예제 ] de Morgan 정리를증명해보자. A B 0 0 1 1 1 0 0 0 0 1 0 0 1 1 0 0 이것도증명해보라.
NOT-gate (CMOS) NOT-gate A A 0 1 1 0
NOR-gate OR-gate A B Output 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 NOR-gate A B Output 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 1 0
NAND-gate AND-gate A B Output 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 NAND-gate A B Output 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0
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 2 진법 : 1111+1111=11110 10 진법 : 15+15=30
1 bit memory Set Reset Q -Q 1 0 1 0 0 1 0 1
D Flip Flop Clock Data Q 1 1 1 1 0 0
4 bit register
CCD(Charged Coupled Device) 1969: Boyle, Smith
Willard Boyle(1924 2011), George Smith (1930- ) 2009 년노벨물리학상
- 입사하는빛을전하로바꾸고, 이를디지털컨버터 (digital converter) 에전달하는장치 -CCD 는 p 형반도체위에산화층과전극을구성한것 - 전극의배열 (array) 이 2 차원의전면을덮고있다. 3 개의전극이 하나의픽셀 ( 컬러영상에서적색, 녹색, 청색의필터와함께 ) 을구성 -입사빛으로광전효과에의해전자생성. -전극에 + 전압을인가하면생성된전자들이전극쪽으로이동 -p형반도체의정공들은밑으로밀려전극아래에는전자들만존재하는양자우물 (quantum well) 형성.
- 각전극에서생성된전자들을디지털컨버터로이동. - 디지털컨버터는이전자들을모아디지털신호로바꾸어영상을구성
나카무라슈지 ( 노벨상수상자 ) Light Emitting Diode
FET MOSFET 을최초로개발한한국인
Microprocessor
정류기 IC 증폭기 IC