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ThisPlus1
2014-12-22 22:02
조회: 20,157
추천: 12
일반인을 위한 반도체 강의 - 1 (수정1)1. 반도체는 어떻게 작동되는것일까?
반도체의 기본 개념 : 컨트롤 가능한 스위치 즉, On/ Off 를 나눌 수 있어야 한다.
이러한 스위치에 대해서 알아보는것이 1단계
보시다시피, 수도꼭지가 있음 이러한 수도꼭지는 위 꼭지(gate)를 돌리면 물이 나오고 안나오고를 컨트롤 할 수 있다 source에 물이 들어가고 drain 에서 물이 나올것이다. 물이 나오면 1 물이 멈추면 0 ==================================================================================== 위는 MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Trasistor)의 구조이다. 딱 보면 어려워 보이지만 빨간 동그라미 친 부분만 이해하면 동작원리는 다 이해한다. Source가 물이 들어가는곳이고 Drain이 물이 나오는곳이다. 그리고 Gate 는 물을 컨트롤 할 수 있는 꼭지이다. 즉, Gate를 잠그면 물이 끊기고 Gate를 열면 물이 통한다. (여기서 물은 전류, Gate를 열고 닫는건 전압이다.) 이때 Gate가 논리적으로 1일때 열리는것을 N Type MOSFET Gate가 논리적으로 0일때 열리는것을 P Type MOSFET 이라 한다. (※ 논리적 1과 0은 전압기준이다.) 결론은, MOSFET 은 수도꼭지이다. 저게 MOSFET 동작 원리 끝이다. (간단하지만, 정말 끝이다............. 이걸 반년동안 배운다. 아 물론 심화내용도 많지만..) ==================================================================================== 2. 그러면 이런 반도체소자가 모여서 뭘하지? 우리는 이제, 저 MOSFET 이란것이 스위치 역할을 한다는것을 알았다. 즉, Gate(수도꼭지의 꼭지부분)에 따라 물을 내보내고 안내보내고를 컨트롤 할 수 있다. 그럼 저거 뭐에 쓰냐? 저게 모여서 컴퓨터가 된다. 하나의 예를 보자. 보자마자 머리가 아파지는 회로다. ==========================회로설명================================================= Vdd 는 물이 차있는 탱크 Vss 는 배수구 그리고 A에는 두개의 수도꼭지가 달려있다. 편의상 위꼭지 아래꼭지라 하겠다. (위 꼭지는 P Type MOSFET, 아래 꼭지는 N Type MOSFET이다.) A를 통해 두개의 수도꼭지를 조정할 수 있다. A가 0 이면 위 꼭지는 열리고 아래 꼭지는 닫힌다. A가 1 이면 위 꼭지는 닫히고 아래 꼭지는 열린다. 참조 ) 다시 말하지만, P Type 인 위 꼭지는 0일때 열리고 1일때 닫힌다. N Type 인 아래 꼭지는 0일때 닫히고 1일때 열린다. 그리고 Q는 물통이다. ==================================================================================== A가 '1' 이면 위 꼭지는 닫히고 아래 꼭지는 열린다. 위 꼭지가 닫혔으므로, 위에 있는 물탱크에서 Q로는 물이 흐르지 않는다. 심지어, 아래꼭지가 열려있으므로 있던 물도 다 빠져버릴것이다. 즉, 물통에는 물이 없으므로 '0' 이다. A가 '0' 이면 위 꼭지는 열리고 아래 꼭지는 닫힌다. 위 꼭지가 열렸으므로, 위에 있는 물탱크에서 Q로 물이 줄줄 흐른다. 아래 꼭지가 닫혔으므로 배수구로 물이 빠지지 않는다. 즉, 물통에 물이 차므로 '1'이다. 위 수도꼭지가 열린 경우를 나타낸것이다. 이것을 간단히 나타내면 A : 1 -> Q : 0 A : 0 -> Q : 1 신호가 반대로 바뀌고 있다. 이를 인버터 라 한다. 이것이 CMOS 구조라 한다. ==================================================================================== 위 인버터는 논리식으로 NOT이라 한다. 기호로 !0 은 NOT 0 이고 2진수 세상에서 있는것은 0 과 1이므로 NOT 0 -> 0이 아니다. -> 1이다. 즉, !0 = 1 마찬가지로 !1 = 0 이다. 저게 왜 컴퓨터지? 라고 물어볼 수 있으나, 저게 기본구조이고 저런식으로 구조를 달리하여 AND, OR, XOR, NAND 등의 논리를 만들 수 있다. 진짜다. 심심하면 한번 해보길 바란다. 진짜 AND Gate 신호가 나온다. 풀이는 다음시간에.. P.S 지금 위 내용은 전자공학도가 전공내용을 1년동안 배우는 내용이다. 심지어 배운 전공자한테 물어보면 모르는 경우가 50%정도. 위 내용을 이해하는 순간, 반도체에 대해서 50% 이상 아는것이 된다. 앞으로 진도 목록 (앞으로 변할 수 있음) 2-1 . 논리게이트의 응용 3. 반도체의 제작 4. 반도체의 집적 5. CPU 6. 어셈블리어 (Intel X86 기준) 7. 멀티코어와 인터럽트 8. C언어 및 추상화 9. 심화 과정(FOR 공대생) 9 - 1 . MOSFET 질문 받아욤 댓글로 어려운 내용 있으면 바로바로 올려주세요. 블로그에 올리게요 도와주세요~ 수정1) N Type, P Type의 간략 내용 추가
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ThisPlus1
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