반도체 역사에 대하여

반도체의 역사

반도체는 19세기까지 거슬러 올라가는 풍부한 역사를 가지고 있습니다. 고체 상태 물질의 전도와 교류 특성 등이 조사되었습니다. 1821년에 Thomas Johann Seebeck은 반도체의 효과를 처음 관찰하였고, Michael Faraday는 1833년에 가열시 황화은( (黃化銀,Ag2S)은 저항 감소를 관찰했습니다.1878년에 Edwin Herbert Hall에 의한 전하이동을 보여주는 할 효과를 실험으로 증명했습니다. 1897년 JJ Thomson의 전자 발견은 고체 물질에서의 전자 전도 이론을 촉발했습니다. 1920년대 순수한 물질 실험의 한계로부터 반도체 정제 기술이 발전하였고, 20세기 중반까지 고체 상태 물질 물리학이 발전하였습니다.

출처:그린포스트코리아

 

1931년에는 띠 전도 이론이 확립되었습니다. John Bardeen이 설명한 불순물에 대한 반도체의 극도의 민감성은 재료 정제의 발전을 가져왔습니다. 1880년 알렉산더 그레이엄 벨(Alexander Graham Bell)이 감광성 소리 전달을 위해 셀레늄을 사용한 것과 1883년 찰스 프리츠(Charles Fritts)가 태양전지를 만든 것은 초기 실용화의 계기가 되었습니다.

이론적 예측과 실험 결과 간의 일치가 가끔 나쁘게 나타났으며, 이는 반도체의 극도로 민감한 구조에 의한 것으로 설명되었습니다. 1920년대의 상업적으로 순수한 물질은 미량의 불순물에 따라 다른 실험 결과를 나타내어, 물질 정제 기술이 발전하게 되었습니다.

반도체를 사용한 장치는 초기에는 경험적 지식을 기반으로 건설되었으며, 이후에 반도체 이론이 더 강력하고 신뢰성 있는 장치 건설을 안내하게 되었습니다. 1880년에 알렉산더 그레이엄 벨이 셀레늄의 빛 감지 특성을 활용하여 빛의 빔을 통해 소리를 전송하는데 성공했습니다. 또한, 1883년에 찰스 프릿츠가 셀레늄과 금으로 코팅된 금속판을 사용하여 태양전지를 개발하였고, 1930년대에는 사진 라이트 미터에서 상용화되었습니다. 1906년에 H.J. 라운드가 실리콘 탄화물 결정을 통한 전류 흐름 시 빛 방출을 관찰하였고, 이것이 후에 발광 다이오드의 원리가 되었습니다.

무선 통신 개발에 중요한 역할을 한 초음파 검출기 및 전력 정류기는 1900년대 초반에 나타났습니다. 그러나 이러한 장치는 운영이 예측하기 어렵고 최적의 성능을 위해 수동 조절이 필요한 단점이 있었습니다. 1920년대에는 구리 산화물과 셀레늄을 사용한 전력 정류기가 개발되어 진공관 정류기에 대안으로 상용화되었습니다.

초기 반도체 장치는 1874년 독일 물리학자 페르디난드 브라운의 결정 검출기와 1901년 인도 물리학자 자가디시 찬드라 보스의 라디오 결정 검출기를 포함하여 갈레나를 사용했습니다.

제2차 세계 대전 이전에는 적외선 탐지 및 통신 장치가 리드-설포라이드 및 리드-셀레나이드 물질에 대한 연구를 촉발시켰습니다. 4000MHz 이상의 주파수에서 진공관 장치가 감지기로 사용할 수 없었기 때문에 마이크로파 무선 시스템에서 결정 검출기가 중요한 역할을 하였습니다. 전쟁 동안 실리콘 소재의 연구 및 개발이 일어나 일관된 품질의 검출기를 개발하는 데 기여했습니다.

초기 트랜지스터

초기 트랜지스터의 발명은 반도체 분야를 혁신적으로 바꾸었습니다. 1947년에 벨 연구소에서 John Bardeen, Walter Houser Brattain 및 William Shockley에 의해 개발된 게르마늄로 제작된 점접촉 트랜지스터는, 1948년 6월 30일 발표되었습니다. 이 초기 트랜지스터는 게르마늄 으로 제작된 점접촉 트랜지스터로 제조가 어려워 특수한 용도에 제한되었습니다.

1954년에 물리화학자 Morris Tanenbaum은 벨 연구소에서 최초의 실리콘 접합 트랜지스터를 제작했습니다. 그러나 실리콘 접합 트랜지스터는 비교적 부피가 크고 대량 생산이 어려워 특정한 용도로 한정되었습니다.초기 문제에도 불구하고 접합 트랜지스터는 특수 애플리케이션을 위한 길을 열었습니다