트랜지스터

• pnp/npn 트랜지스터
  • 다이오드도 함께 보자
  • 점접촉 트랜지스터와의 비교
• npn 트랜지스터로 논리 게이트 만들기
  • and, nand
  • or, nor
• 역사
  • 1948년 초 - 트랜지스터의 이름을 정하다
  • 1954년 11월
  • 보청기 회사 라이선스 면제
• Links
• Image References
• 참고문헌
• 주석

pnp/npn 트랜지스터

트랜지스터에는 3개의 다리가 있으며 각자 다음과 같은 이름을 갖고 있다.

• Base
• Emitter
• Collector

• 트랜지스터의 두 가지 기능
  • 증폭: base가 일종의 수도꼭지 역할을 하여, Collector에서 Emitter로 흐르는 전류를 증폭시킨다.
  • 스위치: base의 전압으로 트랜지스터의 on/off를 조절할 수 있다.

• 다음은 윌리엄 쇼클리의 특허 문서에서 캡처한 것이다.

다이오드도 함께 보자

p-n 접합(p-n junction)으로 만든 다이오드의 구조를 보면 트랜지스터를 이해할 때 도움이 된다.

점접촉 트랜지스터와의 비교

다음은 윌리엄 쇼클리의 Electrons And Holes In Semiconductors 35 쪽의 일부를 캡처한 사진이다.

npn 트랜지스터로 논리 게이트 만들기

• 논리 게이트는 트랜지스터를 스위치로 사용한다.

and, nand

and	nand

• and 게이트
  • 트랜지스터 둘을 직렬로 연결한다.
  • 두 base 입력 모두 high여야만 out 으로 high 출력이 나간다.
• nand 게이트
  • 트랜지스터 둘을 직렬로 연결한다.
  • out 이 and 게이트보다 위쪽에 있다는 점에 주목.
  • 두 base 입력이 모두 high 이면 out 으로 high 출력이 나가지 않는다.

or, nor

or	nor	nor(다른 방식)

역사

• 1939-12-29: 윌리엄 쇼클리, 아이디어를 메모하다.
• 1947-12-23: 벨 연구소의 쇼클리, 바딘, 브래튼. 점 접촉 트랜지스터(Point Contact Transistor) 완성.
  • John R. Pierce, 트랜지스터라는 이름을 제안하다
• 1948-01-23: 쇼클리. 접합 트랜지스터(Junction Transistor) 발명.
• 1948-05: 벨 전화 연구소 공식 기밀 기술로 지정되다.
• 1956-12-10: 반도체 연구와 트랜지스터 효과의 발견으로 1956년 노벨 물리학상 수상
  • 윌리엄 브래드퍼드 쇼클리(William Bradford Shockley)
    • 실리콘 밸리의 탄생에 큰 영향을 준 인물.
    • "Shockley is the man who brought silicon to Silicon Valley."
  • 존 바딘 (John Bardeen)
    • 1956년 외에도 1972년에 초전도 현상 해명으로 노벨 물리학상을 또 받았다.
  • 월터 하우저 브래튼(Walter Houser Brattain)

1948년 초 - 트랜지스터의 이름을 정하다

벨 연구소 직원 및 임원, 고체 물리 연구팀 31명에게 투표 용지가 부여됐으며, 위원회가 선택지를 하나만 제공할 수 없었다는 설명이 있었다고 한다.

"On the subject of a generic name to be applied to this class of devices, the committee is unable to make [a] unanimous recommendation." ¹

투표 용지에 적혀 있었던 트랜지스터의 이름 후보는 다음과 같았다고 한다.

• __Semiconductor Triode
• __Surface States Triode
• __Crystal Triode
• __Solid Triode
• __Iotatron
• __Transistor
• __(Other Suggestion)¹

다음은 트랜지스터라는 이름의 적절성에 대한 존 거트너의 설명이다.

벨 연구소의 엔지니어들은 단어 끝에 '-이스터(-istor)'를 붙이길 좋아했다. 배리스터(varistor: 반도체 저항 소자)나 서미스터(thermistor: 온도에 따라 전기저항치가 달라지는 반도체 회로 소자)라는 이름의 소형 장치들은 이미 통신시스템의 전기회로망에 있어 필수불가결한 요소로 사용되고 있었다. 메모에는 '트랜지스터'라는 이름은 '상호 전도도(trans-conductance: 진공관의 증폭률을 양극 저항의 값으로 나눈 것)' 또는 '전송하다(transfer)'라는 단어와 '배리스터(varistor: 반도체 저항 소자)'라는 단어를 합친 것이라는 설명이 달려 있었다. 다른 이름들 역시 연구소 핵심 간부들이 좋아할 만한 것이었다. ¹

1954년 11월

시무어 크레이가 공군의 ICBM 제어용 컴퓨터 설계에 진공관 대신 트랜지스터를 도입하였으나 채택은 되지 않았다고 한다. 공군이 채택한 것은 자기 스위치 기술을 선택한 409-3 이었다고 한다.²

보청기 회사 라이선스 면제

트랜지스터 발명 후 한동안은, 트랜지스터를 보청기에 사용한 회사들은 라이선스 비용을 내지 않아도 됐었다고 한다. 청력을 잃은 채 경력 대부분을 보낸 AT&T 창립자 알렉산더 그레이엄 벨에 대한 경의의 표시였다고.¹

Links

• Circuit element utilizing semiconductive material - 윌리엄 쇼클리의 접합 트랜지스터 특허 문서
• 1948: Conception of the Junction Transistor (computerhistory.org)
• The Nobel Prize in Physics 1956
• 트랜지스터의 발명(야밤의 공대생 만화) - 즐겁게 읽을 수 있는 과학 역사 만화.
• Naming The Transistor
• Electrons And Holes In Semiconductors by William Shockley(1950)

Image References

• http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/Solids/trans.html
• https://en.wikipedia.org/wiki/P%E2%80%93n_diode : 다이오드 이미지

참고문헌

• [GER] 벨 연구소 이야기 / 존 거트너 저/정향 역 / 살림Biz / 2012년 05월 22일 / 원제 : The Idea Factory
• [LEE] 트랜지스터의 개념 주워담기 1 / 이용훈 저 / Ohm사(오므사) / 2016년 05월 16일
• [MUR] 슈퍼컴퓨터를 사랑한 슈퍼맨 / 찰스 J. 머리 저 / 이재범 역 / 지식함지 / 2015년 08월 11일 / 원제 : The Supermen: The Story of Seymour Cray and the Technical Wizards Behind the Supercomputer

주석