반도체란

회로를 구성하는 대부분은 도체와 비도체 또는 반도체를 재료로 구성한다. 비도체의 경우 나무, 유리, 플라스틱 등이 있고 정상적인 조건에서는 전류가 흐리지 못하는 재료들을 비도체라고 한다. 도체의 경우 대부분 금속처럼 전류가 흐르는 물질을 말한다.

반도체는 도체와 비도체의 중간적인 도전성을 갖는 물질을 말한다. 대표적으로 실리콘(Si), 게르마늄(Ge), 탄소(C) 등의 단일 원소로 구성된 것이 반도체 이고, 갈륨비소(GaAs), 인듐인(InP) 등의 경우 화합물 반도체라고 한다.

반도체의 특성을 이해하기 위해서는 물질의 원자구조를 알아야 한다. 모든 물질은 원자(atom)로 구성되어있으며, 원자는 양성자와 중성자로 구성된 원자핵(nucleus)과 그 주위를 돌고 있는 전자(electron)로 구성된다. 전자는 원자핵 주위를 궤도 형태로 분포되어있다. 가장 바깥 궤도에 위치하는 전자를 가전자(velence electron)라고 한다. 이 가전자의 수가 물질의 특성에 관여한다. 예를 들어 가전자가 1개의 경우 도체로서 특성을 가지며, 8개의 가전자를 가진 물질은 비도체로서의 특성을 가지게 된다.

반도체의 대표적인 물질은 실리콘(Si)의 경우 가전자를 4개를 가지고 있는 4가 원소이며 인전한 원자의 가전자들이 공유되어 격자형태로 공유결합을 이루고 있다.