트랜지스터
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요약
트랜지스터는 휴대용 계산기로부터 산업용 로봇과 통신위성에 이르는 여러 가지의 전자 장비에 널리 사용된다.
1947년 발명되어 1950년대 후반에는 여러 응용분야에서 진공관 대신 사용되게 전자공학의 발전에 지대한 공헌을 했다. 소형, 소량의 열발생, 높은 신뢰성, 상대적으로 소량의 전력 소모에 의해 컴퓨터에 필요한 복잡한 회로의 소형화가 가능하게 되었다.
트랜지스터는 비소나 붕소 등 여러 가지 불순물을 실리콘에 첨가하여 여러 층의 반도체로 이루어져 있어 불순물에 의해서 전류가 실리콘 내부를 이동하는 방법을 변화시키는 원리를 사용한다. 이런 원리의 트랜지스터는 증폭기, 발진기, 고속 집적회로, 스위칭 회로에서 핵심 부품이다.
트랜지스터는 휴대용 계산기와 라디오에서부터 산업용 로봇과 통신위성에 이르는 여러 가지의 전자 장비에 널리 사용된다. 트랜지스터는 1947년 벨 전화연구소에 있던 3명의 미국의 물리학자 존 바딘, 월터 H. 브래튼, 윌리엄 B. 쇼클리에 의해 발명되었다. 이것은 진공관을 대체할 수 있다고 증명되었으며 1950년대 후반에는 여러 응용분야에서 진공관 대신 사용되게 되었다.
트랜지스터는 전자공학의 발전에 지대한 공헌을 했는데 소형, 소량의 열발생, 높은 신뢰성, 상대적으로 소량의 전력 소모에 의해 컴퓨터에 필요한 복잡한 회로의 소형화가 가능하게 되었다. 1960년대 후반과 1970년대에는 개개의 트랜지스터 대신 여러 개의 트랜지스터 및 다이오드와 저항기 같은 소자가 작은 반도체의 칩 위에 내장되어 있는 집적회로를 사용하게 되었다.
트랜지스터는 비소나 붕소 등 여러 가지 불순물을 실리콘에 첨가하여 여러 층의 반도체로 이루어져 있다. 이와 같은 불순물에 의해서 전류가 실리콘 내부를 이동하는 방법을 변화시키게 된다. n-형 반도체에서는 전하의 운반자가 주로 자유전자가 되며, p-형 반도체에서는 양공(즉 3개의 외각전자를 가지는 붕소원자가 4개의 외각전자를 가지는 실리콘을 대체하면 빈공간, 즉 양공이 공유전자 에너지 띠에 생기게 됨) 반도체의 양공은 전자와 유사하게 움직이는데 양의 전하를 띠기 때문에 전자와는 반대방향으로 움직인다.
트랜지스터의 종류에는 쌍극성 접합 트랜지스터(BJT)와 전계 효과 트랜지스터(FET)가 있다. BJT는 2개의 p-n 접합으로 이루어져 있는데 전자와 양공이 전도과정에 관여한다는 점에서 쌍극성이며 입력전류에 따라서 출력전압이 쉽게 변화된다. 이러한 유형의 트랜지스터는 증폭기로 널리 사용되며 발진기, 고속 집적회로, 스위칭 회로에서 핵심 부품이다.
BJT와 달리 FET는 단극성 소자이다. 즉 전도과정이 주로 1가지의 전하 운반자에 의해서 이루어진다. FET의 종류로는 금속-산화물-반도체 전계 트랜지스터(MOSFET)와 접합 전계 효과 트랜지스터(junction field-effect transistor/JFET)가 있다.
1980년대 중반 이후 MOSFET가 중요도 면에서 BJT를 능가하고 초고밀도 집적회로(VLSI)에서 널리 사용되게 되었다. FET는 BJT에 비해서 소모전력이 작을 뿐만 아니라 크기를 소형화하기가 더욱 용이하다. FET의 다른 유형으로서 상업적으로 중요한 것으로는 금속-반도체 전계효과 트랜지스터(MESFET)와 이와 밀접한 JFET가 있다. MESFET는 아날로그와 디지털 회로 양자에서 사용할수 있는데 마이크로파 증폭분야에서 특히 유용하다.→ 반도체