공통 과학 - 3.3 액정과 반도체
1. 액정/2. 반도체
요즘 휴대용 컴퓨터를 들고 다니며 일을 처리하는 사람을
어렵지 않게 볼 수 있습니다. 액정과 반도체의 발달이 빚어낸 풍경이죠.
그 원리와 물질에 대하여 알아 봅니다.
1. 액정
액체 결정(Liquid Crystal)을 줄여서 부르는 말입니다.
액정은 분자가 액체처럼 유동성을 지니면서도
어느 방향으로는 고체처럼 규칙적으로 배열하고,
다른 방향으로는 불규칙적으로 배열하는 특이한 성질을 갖습니다.
액정을 투명 전극 사이에 끼워 전압을 가하면 분자의 배열이 정돈되면서
액정이 빛을 산란시키므로 글자나 그림을 나타낼 수 있습니다.
온도에 따라 색깔이 변하는 것도 있어서
온도계로도 응용할 수 있죠.
물질은 전기가 잘 통하는 도체와 잘 통하지 않는 부도체로 구분합니다.
도체는 구리, 은과 같이 저항값이 작은 물질이고,
부도체는 석영, 도자기, 파라핀과 같이 저항값이 매우 큰 물질이죠.
규소나 게르마늄은 그 저항값이 도체와 부도체의 중간쯤 되는데 이것이 반도체입니다.
반도체의 전기적 성질을 불순물을 소량 첨가함으로써 조절할 수 있는데
이렇게 해서 만들어진 것이 n형 반도체와 p형 반도체입니다.
그림에서 n형 반도체와 p형 반도체를 접합시켜 다이오드와 트랜지스터를 만듭니다.
다이오드는 정류 작용을 하고, 트랜지스터는 증폭 작용을 하는데
다이오드의 예를 들면 다음과 같습니다.
회로에 순방향 전압을 걸면
n형 반도체에 있는 여분의 전자가 p형 반도체 쪽으로 이동하여
회로에 전류가 흐르게 되지만
역방향 전압을 걸면 전자와 정공이 모두 전극에 의해 묶여 있어서
전류가 흐를 수 없게 됩니다.
만일 여기에 교류 전원을 연결하면 교류는 (+)와 (-)가 계속 바뀌므로
회로에는 전류가 흘렀다 멈췄다를 되풀이하게 되겠죠.
이것을 정류 작용이라 합니다.
즉 한쪽 방향으로만 전류가 흐르게 하는 작용이죠.