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■ 전기신호의 처리
증폭(amplification)
전기신호는 이동 시 점점 약해집니다. 그렇기 때문에 정상적으로 전기신호를 전달하기 위해서는 이동 중 전기신호를 증폭시켜주어야 합니다. 이러한 증폭작용을 하는 반도체가 바로 '트랜지스터(TR)입니다.
변환(convert)
전기신호는 필요에 따라 빛이나 소리 등으로 변환해야 하는데요. 최근 저전력, 친환경적인 특성 떄문에 신성장동력으로 각광받고 있는 'LED'도 반도체입니다. LED램프뿐만 아니라 지하철, 고속도로의 전광판에서 사용되는 LED는 전기신호를 빛으로 바꿔주는 역할을 합니다.
반대로 빛을 전기신호로 바꿔 줄 수도 있는데요. 카메라로 읽어들인 빛을 전기신호로 바꿔 저장하는 역할을 수행하는 CCD, CIS 반도체가 그러한 역할을 하는 대표적인 반도체입니다.
▲ 교류신호 ▲ 직류신호
정류(rectification)
전기신호 처리 시 직류(direct current, DC)를 교류(altemating current, AC)로, 또는 교류를 직류로 바꾸는 것을 정류라고 합니다. 여기서 직류란 항상 일정한 방향으로 흐르는 전류를 말하고, 교류란 주기적으로 방향이 변하는 교류를 말합니다.
일반적으로 정류작용을 하는 반도체를 '다이오드(diode)' 라고 합니다.
일반 가정에서 사용하는 220V 전기는 교류 신호로 60Hz(1초에 60회 진동)의 주파수를 갖는데요. 따라서 전자제품에 사용하기 위해서는 교류 신호를 일정 전압의 직류 신호로 변경해 주어야 합니다.
■ 데이터의 처리
전환
데이터는 그 값에 따라 아날로그(Analogu)와 디지털(Digital)로 구분됩니다. 아날로그 데이터는 연속적인 값을 의미하는 반면, 디지털 데이터는 단속적인 값을 가지는데요. 다시 말해 디지털 데이터는 불연속적인 상태로 1(ON), 0(OFF)만의 값을 가집니다.
정보를 처리하는 과정 중 아날로그를 디지털로, 디지털을 아날로그로 전환해야 할 경우가 있는데요. 이렇게 데이터를 전환하는 역할을 하는 것이 바로 반도체입니다.
▲ DRAM(Dynamic Random Access Memory) ▲ SSD(Solid State Drive)
저장·기억
반도체는 정보를 프로그램화해서 저장할 수 있으며, 이러한 정보를 저장하는 용도로 사용되는 반도체를 '메모리 반도체' 라고 합니다. 메모리는 정보를 저장, 보관하고 필요한 시점에서 빼낼 수 있는 장치인데요. 이러한 저장과 기억 또한 반도체가 수행하는 기능 중 하나입니다.
혹시 꿈의 저장장치라고 불리는 삼성전자의 SSD에 대해 들어보셨나요? 삼성전자의 SSD는 디스크에 내용을 저장하는 기존 하드디스크(HDD)와 달리, '반도체 칩'을 이용하여 자료를 저장하는데요. 이에 따라 부팅이나 멀티태스킹에서 빠른 스피드를 자랑하여 많은 사랑을 받고 있는 제품입니다.
멀고 어렵게만 느껴졌던 반도체가 우리 실생활에 이렇게 가깝게 있었다는 사실, 놀랍지 않으신가요? 다양한 분야에서 제 역할을 톡톡히 하고 있는 반도체의 활약! 앞으로도 매우 기대됩니다.
▲ Exynos 5 Octa
연산·제어
반도체 종류에는 데이터 연산 기능을 수행하는 시스템 LSI(S.LSI)이 있는데요. 우리가 흔히 사용하는 전자계산기에 안에서 수치 정보를 계산하는데 사용되는 반도체를 '논리반도체'라고 합니다.
또한, 시스템 LSI는 제어 기능도 수행합니다. 기계나 설비가 정해진 순서에 따라 동작하도록 해주는 것을 '제어'라고 하는데요. 이런 작동순서를 프로그램화하여 반도체 IC에 기억시켜두면 그 순서에 따라 장비나 작업을 자동으로 제어할 수 있게 되는데, 이러한 반도체를 '마이크로프로세서'라고 합니다
시스템 LSI는 휴모바일 기기, 디지털가전, 자동차, 첨단의료 기기 등에서 광범위하게 이용이 가능한 반도체이자 모든 제품의 통제기능을 담당하는 '뇌'에 해당하기 때문에, 앞으로의 성장력이 기대되는 분야입니다.
1. 전기 전도성:
- 전기 전도체: 반도체는 특정 조건에서 전기를 전도 할 수 있습니다. 반도체 내의 전자는 전류를 생성하고 전달하는 데 사용됩니다.
2. 전기 절연성:
- 절연체: 특정 조건에서 반도체는 전기를 전달하지 않는 절연체처럼 작동합니다. 이것은 반도체의 전기적 상태를 제어하는 데 중요한 역할을 합니다.
3. 트랜지스터 동작:
- 증폭기: 반도체 소자 중 하나인 트랜지스터는 전기 신호를 증폭하는 역할을 합니다. 트랜지스터는 작은 입력 전류나 전압을 제어하여 큰 출력 전류나 전압을 생성하거나 조절합니다.
4. 논리 연산: 반도체는 논리 연산을 수행하는 데 사용됩니다. 논리 게이트(AND, OR, NOT, NAND, NOR 등)는 반도체 트랜지스터를 사용하여 입력 신호를 조작하여 출력을 생성합니다. 이를 통해 컴퓨터와 디지털 논리 회로가 작동합니다.
5. 저항 및 전압 제어: 반도체는 저항을 가질 수 있으며, 전압이나 전류를 제어하여 특정 전기적 조건을 만족시키는 데 사용됩니다. 이는 전압 레귤레이터와 같은 회로에서 주로 사용됩니다.
6. 반도체 다이오드 동작: 반도체 다이오드는 전기의 흐름을 제어하는 데 사용됩니다. 반도체 다이오드는 일방향 전류(정류된 전류)를 생성하며, 다양한 응용 분야에서 전류의 방향을 제어하는 데 사용됩니다.
7. 저장 및 로직 소자: 반도체 소자 중 하나인 메모리 소자는 데이터 저장에 사용되며, 플립플롭, 레지스터 등은 논리 연산 및 데이터 처리에 사용됩니다.
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