정류용 반도체 소자

공개 문항 39개

1. 문항 1 전기기기 · 정류기 및 제어기기

   반도체 사이리스터에 의한 전동기와 속도 제어 중 주파수 제어는?

   1. 초퍼제어
   2. 컨버터제어
   3. 인버터제어
   4. 브리지 정류제어

   정답과 해설

   정답 3번

   주파수를 바꿔서 전동기 속도를 조절하는 것은 직류를 교류로 바꾸는 인버터 제어다.

   풀이

   정답 근거: 사이리스터를 이용해 직류를 임의 주파수의 교류로 변환하여 전동기 속도(동기속도 $N_s=120f/P$)를 제어하는 방식을 인버터 제어라 한다.

   오답 소거: ①초퍼제어는 직류를 다른 크기의 직류로 변환(전압제어)하는 방식, ②컨버터제어는 교류를 직류로 변환하는 정류 제어, ④브리지 정류제어도 AC→DC 변환 방식으로 주파수를 직접 가변시키는 인버터와는 다르다.

   핵심 공식: 인버터(DC→AC, 주파수 가변) - VVVF 제어의 핵심(전압·주파수 동시 제어).

   암기팁: '주파수를 바꾸는 건 인버터'로 암기한다.

   처음이라면

   선풍기 회전 속도를 바꾸려면 물리적으로 버튼을 돌리죠? 전동기(모터)는 버튼 대신 '주파수(초당 전기가 흔들리는 횟수)'를 바꿔서 속도를 조절할 수 있어요.

   주파수를 바꾸려면 먼저 전기를 잠깐 직류(한 방향으로만 흐르는 전기)로 만든 뒤, 다시 원하는 주파수의 교류(방향이 바뀌는 전기)로 바꿔야 해요.

   이렇게 직류 → 교류로 바꾸는 장치를 '인버터'라고 해요.

   그래서 주파수 제어 = 인버터 제어이다!

   ① 초퍼는 직류→직류(전압 바꾸기), ② 컨버터는 교류→직류라 주파수 제어가 아니에요.

   이런 문제가 나오면 → '주파수 가변'이라는 단어가 보이면 무조건 인버터를 고르세요!

   한 걸음 더

   핵심: 전동기 동기속도는 $N_s = \frac{120f}{P}$로 주파수 $f$에 비례하므로, 주파수를 가변하려면 직류를 임의 주파수의 교류로 바꾸는 인버터(DC→AC)가 필요하다.

   ① 초퍼: DC→DC 전압제어, ② 컨버터·④ 브리지 정류: AC→DC(정류)이므로 주파수 제어와 무관하다.

   이 유형 패턴: 주파수 제어 = 인버터, 전압 제어(직류) = 초퍼로 묶어서 출제된다.

   꿀팁: '주파수 바꾸는 놈 = 인버터' 한 줄 암기면 충분하다.

   • 인버터 (Inverter)
2. 문항 2 전기기기 · 정류기 및 제어기기

   반도체 소자 중 3단자 사이리스터가 아닌 것은?

   1. SCS
   2. SCR
   3. GTO
   4. TRIAC

   정답과 해설

   정답 1번

   SCS는 애노드 게이트와 캐소드 게이트를 각각 가져 단자가 넷이므로 3단자 사이리스터가 아니다.

   풀이

   SCS는 애노드 게이트와 캐소드 게이트를 각각 가져 단자가 넷이므로 3단자 사이리스터가 아니다.

   풀이

   3단자 사이리스터는 주 전극 두 개에 게이트 하나가 더해진 구조이다.

   SCR은 애노드(A)·캐소드(K)에 게이트(G)가 붙은 대표적인 사이리스터이다.

   SCR은 단방향 소자로 교류의 위상제어에 많이 쓰인다.

   GTO는 SCR과 같은 세 단자를 가지며, 게이트에 음(-) 전류를 인가하면 턴오프된다.

   TRIAC은 주 단자 T1, T2에 게이트가 붙은 세 단자 소자로 양방향 위상제어에 쓰인다.

   SCS는 실리콘 제어 스위치를 가리키는 말이다.

   게이트가 애노드 게이트와 캐소드 게이트로 두 개라, 주 전극과 합쳐 단자가 넷이다.

   나머지 보기

   · SCR — 애노드(A)·캐소드(K)·게이트(G)의 3단자를 가진 대표적 사이리스터이다.

   · GTO — SCR과 같은 세 단자이며 게이트에 음 전류를 인가하여 턴오프한다.

   · TRIAC — T1, T2, 게이트의 3단자로 양방향 교류의 위상제어에 쓰는 소자이다.

   헷갈리는 점

   SCS도 사이리스터 계열이지만 게이트가 두 개라 4단자 소자이다. TRIAC은 SCR 두 개를 역병렬 접속한 것과 등가 동작으로 해석하나, 소자 자체는 하나이다.

   한 걸음 더

   SCS는 애노드 게이트와 캐소드 게이트를 각각 가져 단자가 넷이므로 3단자 사이리스터가 아니다.

   SCR·GTO는 A·K·G, TRIAC은 T1·T2·G의 3단자이고, SCS는 게이트가 두 개라 4단자

   SCS도 사이리스터 계열이지만 게이트가 두 개라 4단자 소자이다.

3. 문항 3 전기기기 · 정류기 및 제어기기

   자기소호 기능이 가장 좋은 소자는?

   1. SCR
   2. GTO
   3. TRIAC
   4. LASCR

   정답과 해설

   정답 2번

   자기소호는 게이트 신호로 turn-on·turn-off 모두 가능한 것, 대표 소자는 GTO이다.

   풀이

   자기소호 기능이란 게이트 (G) 신호를 통하여 켜고 끄는 것 $(\text{Turn-on, Turn-off})$이 모두 가능한 것을 말한다.

   GTO (Gate Turn-Off Thyristor)는 턴 오프 $(\text{Turn-off})$가 가능하다.

   $\text{SCR}$은 게이트를 이용하여 턴 온 $(\text{Turn-on})$만 가능하다.

   처음이라면

   자기소호 기능이란 게이트(G) 신호만으로 소자를 켜고(turn-on) 끄는(turn-off) 것까지 모두 가능한 능력을 말합니다.

   GTO(Gate Turn-Off 사이리스터)는 이름 그대로 게이트 신호로 턴오프까지 할 수 있어 자기소호가 가능합니다. 반면 SCR(①)은 게이트로 턴온만 가능하고, 한번 켜지면 스스로 끄지 못해 회로 쪽에서 전류를 0으로 만들어 꺼야 합니다. TRIAC(③)도 마찬가지로 자체 턴오프가 안 되고, LASCR(④)은 빛으로 켜는 광사이리스터라 게이트 턴오프 기능이 없습니다.

   즉 나머지 소자는 모두 턴오프가 안 된다는 같은 원리로 탈락하고, GTO만 답이 됩니다.

   이런 문제가 나오면 → '자기소호 = GTO' 한 쌍으로 외워라.

   한 걸음 더

   자기소호 = 게이트 신호로 turn-on·turn-off 모두 가능. GTO만 게이트 턴오프가 되므로 ②

   SCR·TRIAC은 게이트로 턴온만 가능하고 LASCR은 빛으로 턴온하는 소자라 모두 자기소호 불가로 소거된다.

   이 유형은 사이리스터 계열 소자의 턴오프 능력 유무를 묻는다.

   꿀팁: 'Turn-Off의 O = GTO' — 이름 자체에 끄는 기능이 들어 있다.

4. 문항 4 전기기기 · 정류기 및 제어기기

   SCR에서 Gate 단자의 반도체는 어떤 형태인가?

   1. N형
   2. P형
   3. NP형
   4. PN형

   정답과 해설

   정답 2번

   SCR 게이트는 캐소드 쪽 P층에서 끌어낸 전극이라 P형이며, (+) 전압으로 턴온된다.

   풀이

   SCR 게이트는 캐소드 쪽 P층에서 끌어낸 전극이라 P형이며, (+) 전압으로 턴온된다.

   풀이

   SCR은 P·N·P·N 네 층을 차례로 쌓은 사이리스터 소자다. 애노드는 바깥 P층에, 캐소드는 반대편 바깥 N층에 붙는다.

   게이트는 캐소드와 맞닿은 안쪽 P층에서 끌어낸 전극이다. 게이트와 캐소드 사이는 P에서 N으로 이어진 PN 접합이 된다. 게이트에 캐소드보다 높은 (+) 전압을 걸면 이 접합이 순방향이 된다. 그러면 게이트 전류가 흐르고, 이 전류가 일정 값을 넘으면 SCR이 턴온된다.

   나머지 보기

   · N형 — 캐소드가 붙는 바깥층이 N형이고 게이트 층은 아니다.

   · NP형 — 게이트는 한 층에 붙는 전극이라 두 층의 이름이 아니다.

   · PN형 — 게이트와 캐소드 사이 접합을 이르는 말이지 게이트 층이 아니다.

   헷갈리는 점

   애노드가 P층이니 게이트는 N형이라고 짝을 맞추기 쉽다. 게이트는 애노드 쪽이 아니라 캐소드 쪽 P층에 붙는다.

   한 걸음 더

   SCR 게이트는 캐소드 쪽 P층에서 끌어낸 전극이라 P형이며, (+) 전압으로 턴온된다.

   SCR: P-N-P-N 4층, 게이트는 캐소드 쪽 P층(P형), 게이트에 (+) 전압·전류를 주어 턴온

   애노드가 P층이니 게이트는 N형이라고 짝을 맞추기 쉽다.

5. 문항 5 전기기기 · 정류기 및 제어기기

   다음 중 자기 소호 제어용 소자는?

   1. SCR
   2. TRIAC
   3. DIAC
   4. GTO

   정답과 해설

   정답 4번

   게이트 신호만으로 스스로 꺼질 수 있는(자기 소호) 소자는 GTO다.

   풀이

   정답 근거: GTO(Gate Turn-Off Thyristor)는 게이트에 역방향 신호를 가하면 스스로 턴오프(소호)할 수 있는 자기소호형 반도체 소자이다.

   오답 소거: ①SCR은 게이트로 턴온만 가능하고 턴오프는 별도의 전류 차단(영점 통과 등)이 필요한 자기소호 불가 소자, ②TRIAC은 양방향 SCR로 역시 자기소호 불가, ③DIAC은 트리거 소자로 스위칭 소자가 아니다.

   핵심 공식: 자기소호 가능 소자 = GTO, IGBT, 파워트랜지스터 / 자기소호 불가 = SCR, TRIAC.

   암기팁: 'GTO의 G(Gate)+O(Off)=게이트로 끌 수 있다'로 암기한다.

   처음이라면

   형광등 스위치를 생각해 봅시다. 켜는 것만 되고 끄는 건 다른 방법을 써야 하는 스위치도 있죠?

   SCR, TRIAC 같은 반도체 소자(전류를 켜고 끄는 부품)는 게이트(조종 신호를 주는 단자)로 '켜기'만 가능하고, 끄려면 회로 쪽에서 별도로 전류를 0으로 만들어 줘야 합니다.

   반면 GTO는 Gate Turn-Off Thyristor라는 이름 그대로, 게이트에 반대 방향 신호를 주면 스스로 꺼집니다(자기 소호).

   암기: GTO의 O는 Off! '게이트로 끈다(Gate Turn-Off)'

   이런 문제가 나오면 → '자기 소호'라는 단어가 보이면 GTO, IGBT, 트랜지스터 중에서 찾으면 됩니다.

   한 걸음 더

   자기 소호(자기 소멸) 소자란 게이트 신호만으로 턴오프가 가능한 소자다.

   • GTO: 게이트에 역전류 → 자체 턴오프 가능 ✔
   • SCR/TRIAC: 게이트 턴온만 가능, 턴오프는 외부 전류 차단 필요 (강제 소호)
   • DIAC: 스위칭용이 아닌 트리거(점화) 소자

   이 유형 패턴: 자기 소호 = GTO, IGBT, 전력트랜지스터 / 강제 소호 = SCR, TRIAC

   꿀팁: GTO = Gate Turn-Off, 'G+O = 게이트로 Off'로 외우면 헷갈리지 않는다.

6. 문항 6 전기기기 · 정류기 및 제어기기

   제어 정류기의 용도는?

   1. 교류 → 교류 변환
   2. 직류 → 교류 변환
   3. 교류 → 직류 변환
   4. 직류 → 직류 변환

   정답과 해설

   정답 3번

   정류기는 교류(AC)를 직류(DC)로 바꾸는 장치이고, '제어'가 붙으면 그 크기를 조절할 수 있다는 뜻이다.

   풀이

   정답 근거: 제어 정류기(사이리스터 정류기 등)는 위상 제어를 통해 교류(AC) 입력을 원하는 크기의 직류(DC)로 변환하는 장치이다.

   정류기는 기본적으로 AC→DC 변환이 목적이다.

   오답 소거: ②직류→교류 변환은 인버터의 기능, ①교류→교류 변환은 사이클로컨버터·조광기 등의 기능, ④직류→직류 변환은 초퍼(DC-DC 컨버터)의 기능으로 정류기와는 다른 전력변환장치이다.

   핵심 공식: 전력변환장치 구분 - 정류기(AC→DC), 인버터(DC→AC), 초퍼(DC→DC), 사이클로컨버터(AC→AC).

   암기팁: '정류=AC를 DC로 바꾼다'로 기본 정의를 암기한다.

   처음이라면

   스마트폰 충전기를 생각해보세요. 벽면 콘센트의 전기는 교류(AC, 방향이 계속 바뀌는 전기)인데, 스마트폰은 직류(DC, 한 방향으로만 흐르는 전기)가 필요합니다. 이렇게 교류를 직류로 바꿔주는 장치가 바로 '정류기'입니다.

   '제어 정류기'는 여기서 한 발 더 나아가, 바꾼 직류의 크기(세기)를 마음대로 조절할 수 있는 정류기입니다. 사이리스터라는 부품으로 전압을 조절하지요.

   핵심은 방향입니다:

   교류 → 직류 : 정류기 (이 문제 정답!)

   직류 → 교류 : 인버터

   직류 → 직류 : 초퍼

   교류 → 교류 : 사이클로컨버터

   이런 문제가 나오면 → '정류 = AC를 DC로'라고 외운 뒤, '제어'는 크기 조절 기능이 추가된 것이라고 생각하면 됩니다.

   한 걸음 더

   제어 정류기(사이리스터 정류기)는 위상 제어로 AC 입력을 원하는 크기의 DC로 변환하는 장치다. 즉 기본은 정류기(AC→DC)이며, 출력 DC 크기 조절이 가능하다.

   오답 소거: ② DC→AC는 인버터, ① AC→AC는 사이클로컨버터, ④ DC→DC는 초퍼의 기능이다.

   이 유형 패턴: 전력변환장치 4종 구분 문제는 방향만 물으면 정의로 해결된다.

   시험 꿀팁: '정류 AC→DC, 인버터 DC→AC'만 외워도 나머지는 소거법으로 풀린다.

   • 전력변환 회로
7. 문항 7 전기기기 · 정류기 및 제어기기

   SCR(실리콘 제어 정류기)에서 게이트(gate) 단자에 연결된 반도체는 어떤 형인가?

   1. N형
   2. NP형
   3. PN형
   4. P형

   정답과 해설

   정답 4번

   SCR은 P-N-P-N 4층 구조인데, 게이트는 캐소드(K)쪽에서 세 번째 층인 P형 반도체에 연결된다.

   풀이

   SCR(실리콘 제어 정류기)은 P-N-P-N의 4층 구조를 가진 3단자 반도체 소자로, 애노드(A), 캐소드(K), 게이트(G) 단자를 갖는다.

   애노드 쪽 바깥층은 P형, 캐소드 쪽 바깥층은 N형이며, 게이트 단자는 캐소드에서 세 번째 층에 해당하는 P형 반도체에 연결된다.

   평상시에는 전류가 흐르지 못하다가, 애노드에 (+)전압이 걸린 상태에서 게이트에 (+) 트리거 신호를 주면 소자가 도통(턴온)되어 순방향으로 전류가 흐른다.

   일단 도통되면 게이트 신호를 없애도 계속 도통 상태를 유지하며, 애노드 전류를 유지전류 이하로 낮춰야 꺼진다.

   따라서 게이트 단자가 연결된 반도체는 P형이다.

   SCR은 위상 제어 정류·전력 제어에 널리 쓰인다.

   처음이라면

   SCR은 '전기 스위치' 역할을 하는 부품이에요. 게이트(gate, 문지기 단자)에 신호를 주면 스위치가 켜지는 구조죠.

   SCR은 안에 반도체가 4층으로 쌓여 있어요.

   애노드(A, (+)전극) 쪽부터 순서대로:

   P - N - P - N

   게이트(G)는 어디에 붙어 있을까요?

   캐소드(K, (-)전극) 쪽에서 세 번째 층에 붙어 있어요.

   캐소드에서 세어보면:

   첫 번째 = N, 두 번째 = P, 세 번째 = P

   즉 게이트는 P형 반도체에 연결됩니다. 정답은 ④번!

   이런 문제가 나오면 → 'SCR 게이트 = P형' 그냥 외워두면 바로 풀리는 문제예요.

   한 걸음 더

   SCR은 P-N-P-N 4층 구조이며, 애노드 쪽이 P형, 캐소드 쪽이 N형입니다.

   게이트는 캐소드 기준 세 번째 층, 즉 P형에 연결됩니다. → 정답 ④

   ① N형은 캐소드층이고, ②③의 NP형·PN형은 존재하지 않는 표현이라 오답입니다.

   이 유형 패턴: SCR 구조 문제는 'PNPN 4층, 게이트=P형, 애노드=P, 캐소드=N'만 외우면 됩니다.

   꿀팁: 트라이악(TRIAC)은 게이트가 NG에 붙는다는 차이점까지 함께 정리해두면 좋습니다.

8. 문항 8 전기기기 · 직류기

   플레밍(Fleming)의 오른손 법칙에 따르는 기전력이 발생하는 기기는?

   1. 교류발전기
   2. 교류정류기
   3. 교류전동기
   4. 교류용접기

   정답과 해설

   정답 1번

   플레밍의 오른손 법칙은 '발전'의 법칙이므로 기전력(전기를 만드는 힘)이 발생하는 교류발전기가 정답이다.

   풀이

   정답 근거: 플레밍의 오른손 법칙은 자기장 내에서 도체가 운동할 때 유도되는 기전력의 방향을 결정하는 법칙으로, 발전기의 동작 원리에 해당한다.

   오답 소거: 교류정류기는 다이오드 등을 이용한 변환장치로 기전력 발생과 무관, 교류전동기는 플레밍 왼손법칙(힘의 방향), 교류용접기도 이 법칙과 직접 관련 없다.

   핵심 개념: '엄지=운동방향, 검지=자기장, 중지=유도전류'(오른손).

   암기팁: '우발좌전' — 오른손은 발전기, 왼손은 전동기.

   처음이라면

   자전거 발전기로 램프 불이 켜지는 것처럼, 코일(도선)을 자석 사이에서 움직이면 전기가 만들어지죠. 이렇게 '움직여서 전기를 만드는' 방향을 알려주는 게 플레밍의 오른손 법칙입니다.

   오른손을 펴서

   엄지 = 도체의 운동 방향

   검지 = 자기장(N에서 S로)

   중지 = 유도되는 기전력(전기가 나가는 방향)

   전기를 '만들어내는' 기기 = 발전기이므로 교류발전기입니다.

   ③ 전동기는 반대로 전기를 넣어 움직이는 기기라서 왼손 법칙(힘의 방향)을 씁니다.

   이런 문제가 나오면 → '오른손은 발전, 왼손은 전동(우발좌전)'만 외우면 바로 풀립니다!

   한 걸음 더

   플레밍 오른손 법칙: 엄지(운동)·검지(자장)·중지(유도 기전력) → 발전기 원리.

   교류발전기.

   ③ 교류전동기는 전류가 자장에서 받는 힘(운동)을 구하므로 왼손 법칙 적용.

   ② 정류기, ④ 용접기는 기전력 유도 원리와 직접 관련 없음.

   이 유형 패턴: '기전력 발생' 키워드가 보이면 무조건 오른손 법칙 → 발전기.

   꿀팁: '우발좌전(右發左電動)' 암기, 시험에서 왼손/오른손 구분 문제는 이것으로 즉답.

   • 플레밍의 법칙
9. 문항 9 전기기기 · 정류기 및 제어기기

   다음 정류 방식 중에서 맥동 주파수가 가장 많고 맥동률이 가장 작은 정류 방식은 어느 것인가?

   1. 단상 반파식
   2. 단상 전파식
   3. 3상 반파식
   4. 3상 전파식

   정답과 해설

   정답 4번

   상(相)이 많을수록, 전파식일수록 물결이 잦아지고(맥동 주파수 증가) 물결의 높이는 낮아지므로(맥동률 감소) 3상 전파식이 정답이다.

   풀이

   정답 근거: 3상 전파 정류 방식은 맥동 주파수가 가장 높고(입력 주파수의 6배) 맥동률이 가장 작아 가장 매끄러운 직류를 얻을 수 있는 정류 방식이다.

   오답 소거: ①단상 반파식은 맥동률이 가장 크고(약 121%) 맥동 주파수도 가장 낮으며, ②단상 전파식, ③3상 반파식은 3상 전파식보다 맥동률이 크고 맥동 주파수가 낮다.

   핵심 공식: 맥동률 크기 순 - 단상반파(121%) > 단상전파(48%) > 3상반파(17%) > 3상전파(4%).

   암기팁: '상이 많고 전파일수록 매끈한 직류'로 기억한다.

   처음이라면

   수도물로 비유해 볼까요? 반파식은 물이 반만 나오는 것, 전파식은 꽉 틀어 두 배로 뽑아내는 거예요. 그리고 '3상'은 수도관이 3개라 물이 더 자주, 더 고르게 나오는 것과 같아요.

   정류(교류를 직류로 바꾸는 것) 후에도 물결처럼 출렁이는 게 남는데, 이게 맥동(출렁임)이에요.

   맥동 주파수(출렁이는 횟수)는:

   단상 반파 = f, 단상 전파 = 2f, 3상 반파 = 3f, 3상 전파 = 6f

   즉 3상 전파식이 출렁임이 가장 많지만, 오히려 그래서 파형이 촘촘해져서 출렁임의 크기(맥동률)는 가장 작아요 = 가장 매끈한 직류!

   맥동률 크기 순서: 단상반파(121%) > 단상전파(48%) > 3상반파(17%) > 3상전파(4%)

   이런 문제가 나오면 → '상수 × 반파는 1, 전파는 2'로 주파수를 구하고, 상이 많고 전파일수록 맥동률이 작다고 외우면 됩니다.

   한 걸음 더

   맥동 주파수 공식: 단상 반파 = f, 단상 전파 = 2f, 3상 반파 = 3f, 3상 전파 = 6f. 맥동률: 121% > 48% > 17% > 4%.

   맥동 주파수가 가장 크고 맥동률이 가장 작은 방식 = 3상 전파식.

   오답 소거: ①은 맥동률 최대(121%), ②③은 6f·4%보다 성능이 떨어짐.

   이 유형 패턴: '가장 좋은(매끈한) 정류 = 3상 전파, 가장 나쁜 정류 = 단상 반파'로 양 끝을 묻는다.

   꿀팁: 맥동률 수치(1.21, 0.48, 0.17, 0.04)는 순서대로 외워두면 계산 문제에도 바로 쓸 수 있다.

   • 정류
   • 전력변환 회로
10. 문항 10 전기기기 · 정류기 및 제어기기

    P형 반도체의 전기 전도의 주된 역할을 하는 반송자는?

    1. 전자
    2. 가전자
    3. 불순물
    4. 정공

    정답과 해설

    정답 4번

    P형 반도체는 3가 불순물을 넣어 전자 빈자리인 '정공'이 많아지고, 이 정공이 전기를 나르는 주인공이다.

    풀이

    정답 근거: P형 반도체는 3가 불순물(억셉터) 첨가로 전자가 부족한 빈자리, 즉 정공(hole)이 생성되며 이 정공이 주된 전하 운반자(다수 반송자)로 작용해 전도에 기여한다.

    오답 소거: 전자는 N형 반도체의 다수 반송자이고, 가전자는 원자가전자를 지칭하는 일반 용어, 불순물은 도핑 재료 자체를 뜻하며 전도를 담당하는 반송자가 아니다.

    핵심 개념: P형=정공이 다수 반송자(3가 불순물/억셉터), N형=전자가 다수 반송자(5가 불순물/도너).

    암기팁: 'P(Positive)=정공(양전하 취급)'으로 이름과 반송자를 연결.

    처음이라면

    P형 반도체는 순수한 반도체에 '3가 불순물(전자를 3개밖에 내놓지 못하는 물질)'을 섞어 만든 거예요.

    양파망에 구멍이 뚫린 것처럼, 전자가 앉아야 할 자리에 빈 구멍이 생겨요. 이 구멍을 '정공(양전하를 띤 구멍)'이라고 해요.

    전기가 흐를 때 이 정공이 마치 양전하를 실어 나르는 것처럼 움직이면서 전기가 통하게 돼요.

    그래서 P형 반도체에서 전기를 나르는 주역(다수 반송자)은 바로 정공이에요!

    참고로 반대로 N형은 전자가 주역이에요.

    이런 문제가 나오면 → 'P=Positive=정공, N=Negative=전자'로 외우면 바로 풀려요!

    한 걸음 더

    P형 반도체: 3가 억셉터(Acceptor) 도핑 → 정공이 다수 반송자, 전자는 소수 반송자.

    N형 반도체: 5가 도너(Donor) 도핑 → 전자가 다수 반송자.

    오답: ① 전자는 N형의 다수 반송자, ② 가전자는 원자가전자라는 일반 용어로 반도체 반송자 개념 아님, ③ 불순물은 도핑 재료 자체.

    이 유형 패턴: 반도체 반송자 문제는 'P=정공(3가), N=전자(5가)' 매칭으로 거의 출제된다.

    꿀팁: P는 Positive(양)의 첫 글자 → 양전하처럼 움직이는 정공!

11. 문항 11 전기기기 · 정류기 및 제어기기

    교류 전압의 실효값이 $200 \text{V}$일 때 단상 반파 정류에 의하여 발생하는 직류 전압의 평균값은 약 몇 $\text{V}$인가?

    1. 45
    2. 90
    3. 105
    4. 110

    정답과 해설

    정답 2번

    단상 반파 정류의 직류 평균값은 실효값의 0.45배이므로 0.45 × 200 = 90V이다.

    풀이

    정답 근거: 단상 반파 정류회로에서 직류 평균전압은 $E_d=0.45V[V]$ (V는 교류 실효값)로 계산된다.

    $E_d=0.45\times200=90[V]$이다.

    오답 소거: ①45V는 0.45를 잘못 적용(절반만 계산)한 값, ③105V, ④110V는 전파정류 공식($E_d=0.9V$)과 혼동하거나 계산 오류로 나온 값이다.

    핵심 공식: 단상 반파 $E_d=0.45V$ / 단상 전파 $E_d=0.9V$.

    암기팁: '반파는 0.45, 전파는 0.9(반파의 2배)'로 암기한다.

    처음이라면

    교류(+/−가 계속 바뀌는 전압)를 다이오드(전기를 한 방향으로만 흘려주는 부품)로 한쪽 방향만 통과시키는 것이 '반파 정류'예요. 마치 파도가 왔다 갔다 할 때 밀려오는 파도만 받아내는 것과 같아요.

    이렇게 반으로 잘라낸 전압의 평균값(직류 전압)은 원래 실효값(실제 일하는 능력을 나타내는 값)의 0.45배라고 정해져 있어요.

    계산:

    평균값 = 0.45 × 실효값

    = 0.45 × 200

    = 90V

    이런 문제가 나오면 → '반파는 0.45, 전파는 0.9' 둘 중 무엇을 묻는지 먼저 확인하자!

    한 걸음 더

    단상 반파 정류: $E_d = 0.45V$

    $E_d = 0.45 \times 200 = 90\text{V}$ → 정답 ②

    오답: ④ 110V 등은 전파 정류 공식 $E_d = 0.9V$를 절반 잘못 적용하거나 혼동한 값이다.

    이 유형 패턴: 실효값이 주어지고 반파/전파 평균값을 묻는 문제 → '반파 0.45, 전파 0.9'만 암기하면 계산은 곱셈 하나.

    꿀팁: 0.9V에서 시작해 반파면 절반(0.45)으로 나눈다고 기억하면 헷갈리지 않는다.

12. 문항 12 전기기기 · 정류기 및 제어기기

    다음 중 반도체 정류 소자로 사용할 수 없는 것은?

    1. 게르마늄
    2. 비스무트
    3. 실리콘
    4. 산화 구리

    정답과 해설

    정답 2번

    정류 소자 재료는 게르마늄·실리콘·산화구리·셀렌이며, 반자성 금속인 비스무트는 정류 작용이 없다.

    풀이

    정답 근거: 비스무트(Bismuth)는 반자성 금속 원소로 정류작용을 하지 않아 반도체 정류소자로 사용될 수 없다.

    오답 소거: 게르마늄과 실리콘은 대표적인 반도체 재료(다이오드·트랜지스터 등), 산화구리(아산화동)는 과거 정류기(구리산화막 정류기)로 실제 사용된 재료이다.

    핵심 공식: 없음(반도체 재료 분류 암기).

    암기팁: '정류소자 재료=게르마늄, 실리콘, 산화구리, 셀렌' 4가지를 우선 암기하고 비스무트는 제외 대상으로 기억한다.

    처음이라면

    반도체 정류 소자는 전류를 한 방향으로만 흘려 보내는 '정류' 작용을 하는 재료로 만듭니다. 대표 재료가 게르마늄과 실리콘이며, 다이오드·트랜지스터 등에 널리 쓰입니다.

    산화구리(구리산화막)도 과거 구리산화막 정류기에 실제 사용된 정류 재료이고, 셀렌도 셀렌 정류기에 쓰인 재료입니다.

    반면 비스무트는 반자성을 띠는 금속 원소로 정류 작용이 없습니다. 주로 열전 재료 등에 쓰일 뿐 정류 소자로는 쓸 수 없습니다.

    이런 문제가 나오면 → '정류 재료 4종=게르마늄·실리콘·산화구리·셀렌'을 외워 두고, 보기에서 이 네 가지에 없는 것을 골라 '사용 불가'로 답하세요.

    한 걸음 더

    정류 소자 재료는 게르마늄·실리콘·산화구리·셀렌이고, 비스무트는 반자성 금속으로 정류 작용이 없어 사용할 수 없다.

    ①③④는 실제 정류기 재료라 모두 사용 가능하다.

    이 유형은 재료의 용도 분류를 묻는 순수 암기 문제로, 열전 재료(비스무트 등)와 혼동을 유도한다.

    꿀팁: '게실산셀(게르마늄·실리콘·산화구리·셀렌)' 4종만 외우면 보기에서 나머지는 전부 오답.

13. 문항 13 전기기기 · 정류기 및 제어기기

    반도체 재료로 인듐갈륨(GaP)을 쓰며 탁상 시계, 탁상 계산기 등에 사용되는 다이오드는?

    1. 제너 다이오드
    2. 핀 다이오드
    3. 발광 다이오드
    4. 터널 다이오드

    정답과 해설

    정답 3번

    발광다이오드(LED)는 인듐·갈륨 계열 화합물 반도체로 빛을 내는 시계·계산기 표시용 소자다.

    풀이

    정답 근거: 발광다이오드(LED)는 순방향 전류를 흘리면 빛을 내는 소자로 InGaP(인듐갈륨인) 등의 화합물반도체를 사용하며 탁상시계, 계산기 표시부에 사용된다.

    오답 소거: 제너다이오드는 정전압용, 핀다이오드는 고주파스위칭용, 터널다이오드는 음저항 특성 소자로 발광과 무관하다.

    핵심 공식: LED=화합물반도체 발광소자(전광표시판용).

    암기팁: 'LED=Light Emitting Diode, 빛을 내는 다이오드'.

    처음이라면

    발광 다이오드(LED)는 전기를 빛으로 바꾸어 주는 반도체 소자입니다. 순방향으로 전류를 흘려주면 빛이 나는 원리예요.

    LED는 규소 같은 단독 원소가 아니라 인듐(In), 갈륨(Ga) 등 여러 원소를 조합한 화합물 반도체를 재료로 만듭니다. 문제에 나온 '인듐갈륨(GaP)'이 바로 그런 재료이고, 전기 신호를 눈에 보이는 빛으로 표시해야 하는 탁상 시계·탁상 계산기의 숫자 표시부에 사용됩니다.

    오답을 보면 제너 다이오드는 전압을 일정하게 유지하는 정전압용, 터널 다이오드는 음저항 특성을 이용하는 고주파용 소자라 빛과 관계가 없습니다. 핀 다이오드도 고주파 스위칭용이라 표시 장치와 무관합니다.

    이런 문제가 나오면 → '빛을 낸다 = LED'로 바로 연결하고, 인듐·갈륨 같은 화합물 반도체 소재가 보이면 발광 다이오드를 고르세요.

    한 걸음 더

    LED(발광 다이오드)는 인듐·갈륨 계열 화합물 반도체를 쓰며 순방향 전류로 발광해 탁상 시계·계산기 표시부에 쓰인다.

    제너(정전압), 터널(음저항), 핀(고주파 스위칭) 다이오드는 발광과 무관해 모두 소거된다.

    '소재 + 용도'를 제시하는 다이오드 용도 빈출형 패턴이다.

    꿀팁: '빛=LED'를 축으로 제너는 전압, 터널은 음저항, 핀은 고주파로 묶어 암기.

14. 문항 14 전기기기 · 정류기 및 제어기기

    실리콘 제어 정류기(SCR)에 대한 설명으로 적합하지 않은 것은?

    1. 정류 작용을 할 수 있다.
    2. P−N−P−N 구조로 되어 있다.
    3. 정방향 및 역방향의 제어 특성이 있다.
    4. 인버터 회로에 이용될 수 있다.

    정답과 해설

    정답 3번

    SCR은 한쪽 방향(순방향)만 게이트로 제어할 수 있는 일방통행 소자이므로 '정방향 및 역방향 제어'라는 말이 틀린 설명이다.

    풀이

    정답 근거: SCR(Silicon Controlled Rectifier)은 P-N-P-N의 4층 구조를 가진 역저지 3단자 반도체 소자로, 순방향(애노드→캐소드)으로만 게이트 신호에 의해 도통되며 역방향으로는 전류가 흐르지 않는 정류 및 스위칭 작용을 합니다.

    따라서 '정방향 및 역방향의 제어 특성이 있다'는 서술은 틀린 설명(정답)입니다.

    오답 소거: 정류 작용을 하는 것, P-N-P-N 구조로 되어 있는 것, 인버터 회로에 이용될 수 있는 것은 모두 SCR의 옳은 특성입니다.

    핵심 개념: SCR=역저지 3단자 소자, 순방향 제어만 가능(역방향은 저지).

    암기팁: SCR은 한쪽 방향(순방향)만 제어 가능한 일방통행 소자라고 기억하세요.

    처음이라면

    SCR은 마치 일방통행 도로 같은 부품입니다. 애노드(양극)에서 캐소드(음극)로 가는 정방향으로만 전류를 흘릴 수 있고, 반대 방향(역방향)으로는 전류를 차단해 버립니다.

    SCR은 P-N-P-N 네 개의 층으로 만들어진 반도체 소자(전기의 길을 조절하는 부품)입니다.

    게이트(조절 문)에 신호를 주면 정방향으로만 스위치를 켤 수 있습니다.

    역방향은 아예 문이 굳게 닫혀 있어서 제어 자체가 안 됩니다.

    그래서 '정방향 및 역방향의 제어 특성이 있다'는 말이 틀린 것이 정답입니다.

    SCR은 정류기(교류를 직류로 바꾸는 장치)라는 이름처럼 정류 작용도 하고, 인버터(직류를 교류로 바꾸는 회로)에도 쓰입니다.

    이런 문제가 나오면 → '양방향 제어'라는 단어가 보이면 SCR이 아니라 TRIAC을 묻는 함정이거나, SCR 문제의 오답일 가능성이 큽니다.

    한 걸음 더

    SCR(Silicon Controlled Rectifier)은 P-N-P-N 4층 구조의 역저지 3단자 소자로, 순방향(애노드→캐소드)에서만 게이트 신호로 턴온되며 역방향은 항상 저지됩니다.

    따라서 ③ '정방향 및 역방향의 제어 특성'은 틀린 설명 → 정답.

    ① 정류 작용 가능, ② P-N-P-N 구조, ④ 인버터 회로 응용은 모두 SCR의 올바른 특성입니다.

    이 유형 패턴: 양방향(정·역방향) 제어가 가능한 소자는 TRIAC이며, SCR은 일방향만 제어 가능합니다.

    꿀팁: 'SCR=사인(Single) 방향, TRIAC=양방향'으로 암기하면 문제에서 함정을 바로 잡을 수 있습니다.

    • SCR 구조
15. 문항 15 전기기기 · 정류기 및 제어기기

    다음 그림과 같은 기호의 소자 명칭은?

    

    1. SCR
    2. TRIAC
    3. IGBT
    4. GTO

    정답과 해설

    정답 3번

    단자 이름이 게이트(G), 컬렉터(C), 이미터(E)로 표시된 소자는 IGBT다.

    풀이

    그림 기호는 Gate(게이트), Collector(컬렉터), Emitter(이미터) 단자를 가진 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)의 회로 기호입니다.

    IGBT는 MOSFET의 고속 스위칭·전압구동 특성과 BJT의 저손실·대전류 특성을 결합한 소자로, 인버터 등 전력전자 회로에 널리 사용됩니다.

    SCR과 TRIAC은 게이트로 온(on)만 제어 가능한 사이리스터 계열이고, GTO는 게이트로 온/오프가 모두 가능한 사이리스터로 IGBT와는 구조와 기호가 다릅니다.

    처음이라면

    스위치처럼 켜고 끌 수 있는 반도체 소자들을 구분하는 문제예요. 그림 속 소자의 단자(다리) 이름을 보면 G, C, E가 적혀 있어요.

    게이트(G)는 '스위치를 켜는 신호'를 받는 단자이고, 컬렉터(C)와 이미터(E)는 전류가 흐르는 길이에요.

    G-C-E가 있으면 → IGBT(절연 게이트 바이폴라 트랜지스터)입니다.

    IGBT는 MOSFET(빠른 스위치)과 트랜지스터(큰 전류 가능)의 장점을 합친 소자로, 인버터(직류를 교류로 바꾸는 장치)에 많이 쓰여요.

    이런 문제가 나오면 → 단자 이름(G-C-E)을 먼저 확인해서 소자를 찾는다.

    한 걸음 더

    기호의 단자가 Gate-Collector-Emitter 구조 → IGBT. IGBT는 MOSFET의 전압구동·고속 스위칭과 BJT의 대전류·저손실 특성을 결합한 소자로 인버터 등 전력전자에 널리 사용된다.

    오답: SCR·TRIAC·GTO는 모두 사이리스터 계열로 단자가 A(애노드)-K(캐소드)-G 구조라 기호가 다르다.

    이 유형 패턴: 소자 기호 문제는 단자 기호(GCE=IGBT, AGK=사이리스터, GDS=MOSFET)로 판별한다.

    꿀팁: IGBT는 '게이트가 절연되어 있고 아래에 화살표가 있는 BJT+MOSFET 합체 모양'으로 외우면 좋다.

    • SCR 구조
16. 문항 16 전기기기 · 정류기 및 제어기기

    진성반도체를 P형 반도체로 만들기 위하여 첨가하는 것은?

    1. 인
    2. 인듐
    3. 비소
    4. 안티몬

    정답과 해설

    정답 2번

    인듐은 가전자가 3개인 3가 원소라 결정 안에 정공을 만들어 P형 반도체가 된다.

    풀이

    인듐은 가전자가 3개인 3가 원소라 결정 안에 정공을 만들어 P형 반도체가 된다.

    풀이

    진성반도체는 4가 원소인 실리콘이나 게르마늄의 순수한 결정이다. 여기에 3가 원소를 넣으면 공유결합에 전자가 하나 모자라 정공이 생긴다. 이 불순물은 전자를 받아들이므로 억셉터라 하고, 이때 정공이 다수 캐리어가 된다.

    인듐은 가전자가 3개라 억셉터로 작용하여 P형 반도체를 만든다. 붕소, 갈륨, 알루미늄도 같은 3가 불순물이다.

    나머지 보기

    · 인 — 5가 원소로 전자를 내놓는 도너라 N형을 만든다.

    · 비소 — 5가 도너 불순물이라 N형 반도체가 된다.

    · 안티몬 — 5가 원소라 남는 전자가 생겨 N형이 된다.

    헷갈리는 점

    인과 인듐은 이름이 비슷하지만 인은 5가, 인듐은 3가라서 만드는 반도체가 서로 반대다.

    한 걸음 더

    인듐은 가전자가 3개인 3가 원소라 결정 안에 정공을 만들어 P형 반도체가 된다.

    P형: 3가 억셉터(붕소·갈륨·인듐·알루미늄) / N형: 5가 도너(인·비소·안티몬)

    인과 인듐은 이름이 비슷하지만 인은 5가, 인듐은 3가라서 만드는 반도체가 서로 반대다.

17. 문항 17 전기기기 · 정류기 및 제어기기

    $\text{SCR}$의 애노드 전류가 $20[\text{A}]$로 흐르고 있었을 때 게이트 전류를 반으로 줄이면 애노드 전류는?

    1. 5[A]
    2. 10[A]
    3. 20[A]
    4. 40[A]

    정답과 해설

    정답 3번

    SCR은 게이트로 턴온만 하고 도통 후에는 게이트와 무관하므로, 애노드 전류는 20[A] 그대로 유지된다.

    풀이

    정답 근거: SCR(사이리스터)은 게이트 신호로 한 번 턴온되면 이후 게이트 전류와 무관하게 애노드 전류가 유지 전류 이상인 동안 계속 도통 상태를 유지하는 래칭(latching) 특성을 가진다.

    따라서 게이트 전류를 줄여도 애노드 전류는 여전히 $20\text{A}$로 유지된다.

    오답 소거: 게이트 전류에 비례해 애노드 전류가 변한다고 보는 것은 SCR의 래칭 특성을 무시한 오류이며, 트랜지스터와 혼동한 것이다.

    핵심 개념: SCR은 게이트로 턴온만 제어할 뿐 도통 후에는 게이트가 전류를 제어하지 못한다(턴오프는 애노드 전류 차단으로만 가능).

    암기팁: '한 번 켜지면 게이트는 볼일 끝'으로 SCR의 래칭 특성을 기억한다.

    처음이라면

    SCR(사이리스터)은 트랜지스터와 다른 특별한 스위치 소자입니다. 게이트에 신호를 주면 켜지지만, 한 번 켜지면 게이트 신호를 지우거나 줄여도 꺼지지 않습니다.

    이것을 래칭(latching) 특성이라 합니다. 게이트는 '점화 플러그'처럼 시동만 걸어줄 뿐 이후 전류 크기와는 무관하며, 켜진 상태는 애노드 전류가 유지 전류 이상인 동안 계속됩니다.

    문제에서 애노드 전류가 20[A]로 흐르고 있으니 이미 도통 중입니다. 이때 게이트 전류를 반으로 줄여도 애노드 전류는 변하지 않고 20[A] 그대로입니다. 게이트 전류에 비례해 애노드 전류가 줄어든다고 보면 트랜지스터와 혼동한 것입니다.

    이런 문제가 나오면 → '한 번 켜진 SCR은 게이트와 무관'을 적용해 변화 없음(20[A])을 고른다.

    한 걸음 더

    SCR의 래칭 특성: 도통 후 애노드 전류 ≥ 유지전류이면 게이트와 무관하게 도통 유지 → 게이트 전류를 1/2로 줄여도 IA = 20[A] 그대로.

    게이트 전류에 비례해 애노드 전류가 변한다는 접근은 트랜지스터의 전류증폭 관계를 혼동한 오류이다.

    SCR 문제는 턴온 조건·유지전류·게이트 제어 불가를 묻는 패턴으로 반복 출제된다.

    꿀팁: '점화 플러그' 비유 — 켜는 순간만 개입, 이후 게이트는 볼일 끝.

18. 문항 18 전기기기 · 정류기 및 제어기기

    PN 접합 정류소자의 설명 중 틀린 것은? (단, 실리콘 정류소자인 경우이다.)

    1. 온도가 높아지면 순방향 및 역방향 전류가 모두 감소한다.
    2. 순방향 전압은 $\mathrm{P}$형에 (+), $\mathrm{N}$형에 (−) 전압을 가함을 말한다.
    3. 정류비가 클수록 정류특성은 좋다.
    4. 역방향 전압에서는 극히 작은 전류만이 흐른다.

    정답과 해설

    정답 1번

    온도가 올라가면 순방향·역방향 전류 모두 증가하므로 '모두 감소'는 틀린 설명이다.

    풀이

    정답 근거: PN 접합 다이오드는 온도가 높아지면 캐리어(전자·정공) 생성이 늘어나 순방향 전류뿐 아니라 역방향(누설) 전류도 함께 증가한다.

    따라서 '모두 감소한다'는 설명이 틀렸다.

    오답 소거: 순방향 전압이 P형(+)·N형(-)이라는 정의, 정류비가 클수록 정류 특성이 좋다는 것, 역방향에서는 매우 작은 누설전류만 흐른다는 것은 모두 올바른 설명이다.

    핵심 공식: 없음(반도체 온도 특성 정성 설명).

    암기팁: '반도체는 온도가 오르면 저항이 내려가고 전류(순방향·역방향 모두)는 늘어난다'는 부(-)의 온도계수 특성을 기억한다.

    처음이라면

    반도체(실리콘)는 온도에 대한 반응이 금속과 반대입니다. 금속은 더워지면 저항이 커지지만, 반도체는 열을 받으면 전자와 정공(전기를 나르는 입자)이 더 많이 생겨 저항이 줄고 전류가 더 잘 흐릅니다.

    PN 접합 다이오드도 마찬가지여서, 온도가 높아지면 순방향 전류뿐 아니라 역방향으로 새어 나가는 누설 전류까지 함께 '증가'합니다. 따라서 ①번의 '모두 감소한다'가 틀린 설명이고, 틀린 것을 고르는 문제이므로 ①번이 정답입니다.

    ②번(순방향은 P형에 +, N형에 − 인가), ③번(정류비가 클수록 정류특성 양호), ④번(역방향에서는 극히 작은 전류만 흐름)은 모두 맞는 설명입니다.

    이런 문제가 나오면 → '반도체는 온도 상승 시 전류 증가'를 떠올려 '감소'가 들어간 선지를 잡으면 됩니다.

    한 걸음 더

    온도 상승 → 캐리어(전자·정공) 생성 증가 → 순방향·역방향(누설) 전류 모두 증가. '모두 감소한다'가 틀린 설명

    ②③④(순방향 P(+)/N(−) 정의, 정류비 클수록 정류특성 양호, 역방향은 미소 전류만 흐름)는 모두 옳다.

    반도체 온도 특성을 묻는 정형화 문제로, 부(-)의 온도계수 개념이 핵심이다.

    꿀팁: '반도체는 열을 받으면 전류가 늘고, 역방향 누설전류는 온도 10℃ 상승 시 약 2배'로 기억한다.

19. 문항 19 전기기기 · 정류기 및 제어기기

    역병렬 결합의 SCR의 특성과 같은 반도체 소자는?

    1. PUT
    2. UJT
    3. Diac
    4. Triac

    정답과 해설

    정답 4번

    트라이악(Triac)은 SCR 두 개를 서로 반대 방향으로 붙여 놓은(역병렬) 것과 똑같이 작동하는 양방향 스위치 소자이다.

    풀이

    정답 근거: 트라이악(Triac)은 두 개의 SCR을 서로 반대 방향(역병렬)으로 접속한 것과 동일한 전기적 특성을 가지는 쌍방향성 사이리스터로, 교류 양방향 스위칭·위상제어에 사용된다.

    오답 소거: PUT·UJT는 단방향 트리거 소자로 SCR의 게이트 구동 등에 쓰이고, Diac은 트리거 다이오드로 트라이악을 구동하는 보조 소자이지 SCR 역병렬 자체와는 구조가 다르다.

    핵심 공식: 없음(반도체 소자 구조 비교 암기).

    암기팁: 'Triac=SCR 2개를 등 맞대고 붙인 것(역병렬)'이라는 구조를 이미지로 기억한다.

    처음이라면

    전기 스위치 중 SCR은 한 방향으로만 전류를 흘려보낼 수 있어요. 마치 일방통행 도로 같죠. 그런데 교류(AC, 방향이 계속 바뀌는 전기)는 양쪽 방향으로 흐르니까 SCR 하나로는 부족합니다.

    그래서 SCR 두 개를 서로 등을 맞대고(역병렬, 즉 반대 방향으로 나란히) 연결하면 양쪽 방향 모두 통과시킬 수 있어요. 이것을 하나의 부품으로 만든 것이 바로 트라이악(Triac, 쌍방향 사이리스터)입니다.

    정리하면:

    Triac = SCR 2개 역병렬 = 양방향 스위치

    이런 문제가 나오면 → '역병렬 SCR = Triac'이라고 외워 두면 바로 정답!

    한 걸음 더

    Triac은 2개의 SCR을 역병렬 접속한 것과 등가인 쌍방향 소자로, 교류 전 전류 제어(위상제어)에 사용된다.

    오답: PUT·UJT는 단방향 트리거 소자, Diac은 트라이악 구동용 트리거 다이오드로 역병렬 구조가 아니다.

    이 유형 패턴: '역병렬 SCR' 키워드가 나오면 무조건 Triac.

    꿀팁: Diac(트리거) → Triac(주 스위치) 세트로 함께 암기.

    • 반도체의 저항-온도 관계
20. 문항 20 전기기기 · 정류기 및 제어기기

    SCR의 특징이 아닌것은?

    1. 아크가 생기지 않으므로 열의 발생이 적다.
    2. 과전압에 약하다
    3. 게이트에 신호를 인가할 때부터 도통할 때까지의 시간이 짧다.
    4. 전류가 흐르고 있을 때 양극 전압 강하가 크다.

    정답과 해설

    정답 4번

    SCR은 도통(온) 상태에서 양극 전압강하가 작아 저손실·저발열 특성을 가진다.

    풀이

    SCR은 도통(온) 상태일 때 애노드-캐소드 간 전압강하가 비교적 작아 전력 손실이 적고 발열도 적으며, 기계식 접점과 달리 아크가 생기지 않아 소음과 열 발생이 적다.

    또한 게이트 신호 인가 후 도통까지의 지연시간(턴온 시간)이 매우 짧다.

    따라서 '전류가 흐를 때 양극 전압강하가 크다'는 설명은 SCR의 실제 특성과 반대이므로 틀린 설명이다.

    핵심 공식: SCR 온(on) 상태 전압강하 = 작음(저손실)

    암기팁: 'SCR은 켜지면 전압강하 작다(손실 적다)'로 암기.

    처음이라면

    이 문제는 SCR의 특징 중 '반대되는 설명'을 골라내는 유형입니다. ④이 틀렸습니다. SCR이 켜져(도통) 있을 때 양극(애노드)-음극(캐소드) 간 전압강하는 약 1V 내외로 매우 작아 전력 손실과 발열이 적은 것이 SCR의 장점입니다. '전압강하가 크다'고 하면 손실이 크다는 뜻이라 실제 특성과 정반대입니다.

    ① 아크(불꽃 방전)가 없어 열 발생이 적다는 점, ③ 게이트 신호 인가 후 도통까지의 시간(턴온 시간)이 짧다는 점은 모두 SCR의 대표 장점입니다. ② 과전압에 약하다는 것도 반도체 소자의 실제 특성이라 옳은 설명입니다.

    이런 문제가 나오면 → 'SCR은 켜지면 전압강하 작다(손실 적다)'를 기준 삼아 반대 서술을 잡으세요.

    한 걸음 더

    SCR은 도통 시 양극 전압강하가 작아(약 1V 내외) 저손실·저발열이 장점이므로 '강하가 크다'는 ④는 특징과 반대 → ④

    ① 무아크·저발열, ③ 턴온 시간 짧음, ② 과전압에 약함(반도체 특성)은 모두 옳다.

    '특징 아닌 것' 유형은 장점을 뒤집은 선지가 정답으로 나온다.

    꿀팁: 'SCR 온 상태 = 스위치 닫힘 = 전압강하 작음'으로 기억.

21. 문항 21 전기기기 · 정류기 및 제어기기

    그림과 같은 기호가 나타내는 소자는?

    

    1. SCR
    2. TRIAC
    3. IGBT
    4. Diode

    정답과 해설

    정답 1번

    다이오드 삼각형에 게이트(G) 단자가 붙은 3단자 일방향 소자 기호는 SCR이다.

    풀이

    정답은 ①번입니다.

    그림은 애노드(A)-캐소드(K) 사이에 다이오드 형태의 삼각형 기호가 있고, 게이트(G) 단자가 별도로 부착된 3단자 소자기호로, SCR(실리콘제어정류기, 사이리스터)의 표준 회로 심볼입니다.

    TRIAC은 양방향 소자로 기호가 다르며(역병렬 구조), Diode는 게이트 단자가 없고, IGBT는 게이트가 절연된 다른 형태의 기호를 사용합니다.

    처음이라면

    SCR(실리콘제어정류기, 사이리스터)은 게이트 신호로 통전을 시작하는 반도체 스위치입니다. 회로 기호는 다이오드의 삼각형(애노드→캐소드 방향)에 게이트(G) 단자가 옆에 붙은 모양입니다.

    그림이 '다이오드 삼각형 + 게이트 단자'의 3단자 일방향 소자이므로 SCR입니다(①).

    혼동 주의: TRIAC은 두 개의 다이오드를 마주 보게 붙인 양방향 기호이고, Diode은 게이트가 아예 없으며, IGBT는 게이트가 절연된 별도 형태로 그려집니다.

    이런 문제가 나오면 → '게이트 있으면 SCR, 양방향이면 TRIAC, 게이트 없으면 Diode'로 구분하자.

    한 걸음 더

    다이오드 삼각형(일방향)에 게이트(G) 단자가 붙은 3단자 소자 기호는 SCR(사이리스터) → ①.

    TRIAC은 역병렬 양방향 기호, Diode은 게이트 없음, IGBT는 절연 게이트의 별도 형태로 구분된다.

    패턴: 소자 기호 문제는 '게이트 유무 + 방향성' 두 가지로 판정한다.

    꿀팁: '다이오드에 게이트 하나 = SCR, 다이오드 둘이 마주 보면 TRIAC'으로 외우자.

22. 문항 22 전기기기 · 정류기 및 제어기기

    다음 기호 중 DIAC의 기호는?

    1. 두 개의 다이오드(삼각형) 모양이 서로 반대 방향으로 마주보며 대칭 결합된 2단자 소자기호 (게이트 단자 없음)
    2. ①과 같은 대칭 이중 삼각형 형태에 별도의 게이트(제어) 단자 하나가 추가로 붙어 있는 3단자 소자기호
    3. 일반 다이오드(삼각형) 형태에 게이트 단자가 붙은 3단자 단방향 소자기호 (SCR 기호)
    4. 수직 막대(게이트)를 중심으로 위아래 두 개의 리드가 갈라져 나오는 3단자 소자기호 (트랜지스터 계열 기호)

    정답과 해설

    정답 1번

    DIAC는 게이트 없는 2단자 쌍방향 다이오드로, 두 삼각형이 마주 본 대칭 기호다.

    풀이

    DIAC(다이악)은 게이트 단자가 없는 2단자 쌍방향 트리거 다이오드로, 양방향 모두 항복(브레이크오버) 전압 이상에서 도통되는 특성을 가진다.

    그림 기호는 두 개의 다이오드(제너 다이오드 유사 형상)가 서로 반대 방향으로 마주보며 대칭으로 결합된 구조로 표현되며, 이는 순방향·역방향 어느 쪽으로도 동일하게 스위칭되는 DIAC의 쌍방향 특성을 나타낸다.

    게이트 단자가 있는 ②,③이나 3단자 트랜지스터형 ④와 달리, 단자가 2개뿐이고 대칭 구조인 ①이 DIAC 기호이다.

    TRIAC 게이트 트리거 회로에서 주로 사용된다.

    처음이라면

    DIAC(다이악)은 'DIode for AC', 즉 교류 양방향으로 켜지는 트리거용 다이오드입니다. 단자가 2개뿐이고 게이트(제어 단자)가 없다는 것이 가장 큰 특징입니다.

    어느 방향이든 항복(브레이크오버) 전압 이상이 걸리면 도통하는 쌍방향 특성 때문에, 기호도 두 개의 다이오드 삼각형이 서로 반대 방향으로 마주 보는 대칭 구조로 그립니다. ①이 바로 이 모양입니다.

    다른 선지와 비교해 보세요. 대칭 구조에 게이트가 하나 붙은 것은 TRIAC(트라이악), 한쪽 방향 삼각형에 게이트가 붙은 것은 SCR(사이리스터)입니다. 3단자 막대 모양의 ④는 트랜지스터 계열이므로 DIAC가 아닙니다.

    이런 문제가 나오면 → '게이트 없는 2단자 + 대칭 삼각형 = DIAC', '게이트 있는 대칭 = TRIAC', '게이트 있는 단방향 = SCR' 순서로 단자 수부터 확인하세요.

    한 걸음 더

    DIAC는 게이트 없는 2단자 쌍방향 트리거 다이오드로, 기호는 두 삼각형이 반대로 마주 본 대칭형이다.

    오답 소거: 대칭형+게이트는 TRIAC(②), 단방향 삼각형+게이트는 SCR(③), 3단자 막대형은 트랜지스터류(④)다.

    패턴: DIAC·TRIAC·SCR 기호 문제는 '게이트 유무 + 대칭 여부' 두 기준만으로 구분한다.

    꿀팁: 'DIAC는 2단자, TRIAC는 3단자' — 이름에 A가 하나 더 붙은 TRIAC가 단자도 하나 더 많다.

23. 문항 23 전기기기 · 정류기 및 제어기기

    애벌런치 항복 전압은 온도 증가에 따라 어떻게 변화하는가?

    1. 감소한다.
    2. 증가한다.
    3. 증가했다 감소한다.
    4. 무관하다.

    정답과 해설

    정답 2번

    애벌런치 항복 전압은 온도가 오르면 격자 진동으로 충돌 전리가 어려워져 증가한다.

    풀이

    애벌런치 항복 전압은 온도가 오르면 격자 진동으로 충돌 전리가 어려워져 증가한다.

    풀이

    애벌런치 항복은 가속된 캐리어의 충돌 전리가 연쇄로 일어나는 현상이다. 온도가 오르면 결정 격자의 진동이 커져 캐리어가 더 자주 산란된다. 충돌 사이에 달리는 거리가 짧아져 전리에 필요한 에너지를 얻기 어렵다. 같은 전리를 일으키려면 더 큰 역전압이 필요하므로 항복 전압이 올라간다.

    나머지 보기

    · 감소한다 — 온도가 오를 때 항복 전압이 낮아지는 것은 제너 항복의 성질이다.

    · 증가했다 감소한다 — 애벌런치 항복이 일어나는 범위에서는 온도가 오르면 항복 전압이 커진다.

    · 무관하다 — 온도가 오르면 격자 진동이 커져 항복 전압이 달라진다.

    헷갈리는 점

    두 항복은 온도계수의 부호로 구분한다. 애벌런치 항복은 양의 온도계수, 제너 항복은 음의 온도계수를 가진다.

    한 걸음 더

    애벌런치 항복 전압은 온도가 오르면 격자 진동으로 충돌 전리가 어려워져 증가한다.

    애벌런치 항복: 온도 상승 → 항복 전압 증가(양의 온도계수) / 제너 항복: 온도 상승 → 항복 전압 감소(음의 온도계수)

    두 항복은 온도계수의 부호로 구분한다.

24. 문항 24 전기기기 · 정류기 및 제어기기

    SCR 게이트는 어떤 형태의 반도체인가?

    1. N형 반도체
    2. P형 반도체
    3. PN형 반도체
    4. NP형 반도체

    정답과 해설

    정답 2번

    SCR의 게이트는 캐소드 쪽 N층과 맞닿은 안쪽 P층에서 끌어내므로 P형 반도체이다.

    풀이

    SCR의 게이트는 캐소드 쪽 N층과 맞닿은 안쪽 P층에서 끌어내므로 P형 반도체이다.

    풀이

    SCR은 P, N, P, N 네 층을 차례로 쌓은 사이리스터 소자이다.

    애노드는 바깥 P층에, 캐소드는 바깥 N층에 붙는다.

    게이트 전극은 캐소드와 맞닿은 안쪽 P층에서 끌어낸다. 그래서 게이트는 P형 반도체이고, 게이트에는 (+) 전압을 건다.

    애노드에 순방향 전압이 걸린 상태에서 게이트 전류가 일정 값을 넘으면 SCR이 턴온된다.

    나머지 보기

    · N형 반도체 — 캐소드가 붙는 바깥층이 N형이며 게이트 층은 아니다.

    · PN형 반도체 — P형과 N형의 접합을 이르는 말이라 반도체 종류가 아니다.

    · NP형 반도체 — 접합의 순서를 바꿔 부른 말일 뿐 반도체 종류가 아니다.

    헷갈리는 점

    SCR이 PNPN 네 층 구조라서 PN형을 고르기 쉽다. 이 문항은 게이트 단자가 닿는 한 층의 형태를 묻는다.

    한 걸음 더

    SCR의 게이트는 캐소드 쪽 N층과 맞닿은 안쪽 P층에서 끌어내므로 P형 반도체이다.

    SCR은 PNPN 4층 구조이고, 게이트는 캐소드 쪽 P층(P형)에 붙어 (+) 전압으로 턴온시킨다.

    SCR이 PNPN 네 층 구조라서 PN형을 고르기 쉽다.

25. 문항 25 전기기기 · 정류기 및 제어기기

    디지털 디스플레이 시계나 계산기와 같이 숫자나 문자를 표기하기 위해서 사용하는 전류를 흘려 빛을 발산하는 반도체 소자는 무엇인가?

    1. 제너다이오드
    2. 쇼트키다이오드
    3. 발광다이오드
    4. 브리지다이오드

    정답과 해설

    정답 3번

    순방향 전류가 흐를 때 접합부에서 빛을 내는 소자는 발광다이오드이다.

    풀이

    순방향 전류가 흐를 때 접합부에서 빛을 내는 소자는 발광다이오드이다.

    풀이

    발광다이오드는 PN 접합에 순방향 전류를 흘리면 빛을 내는 반도체 소자이다. 접합부에서 전자와 정공이 재결합하고, 이때 생긴 에너지가 빛으로 나온다.

    숫자 표시에 쓰는 7세그먼트는 발광다이오드를 막대 꼴로 일곱 개 배열한 것이다. 켤 막대를 골라 전류를 흘리면 원하는 숫자나 문자가 나타난다.

    나머지 보기

    · 제너다이오드 — 역방향 항복 전압을 이용해 전압을 일정하게 유지한다.

    · 쇼트키다이오드 — 금속과 반도체를 접합해 스위칭이 빠른 다이오드이다.

    · 브리지다이오드 — 다이오드 네 개를 이어 교류를 전파 정류하는 회로이다.

    헷갈리는 점

    발광다이오드와 제너다이오드는 둘 다 다이오드지만 쓰는 방향이 다르다. 발광다이오드는 순방향 전류로 빛을 내고, 제너다이오드는 역방향 항복을 정전압에 쓴다.

    한 걸음 더

    순방향 전류가 흐를 때 접합부에서 빛을 내는 소자는 발광다이오드이다.

    발광다이오드: 순방향 전류 → 전자·정공 재결합 → 빛 / 제너: 역방향 정전압 / 쇼트키: 고속 스위칭 / 브리지: 전파 정류

    발광다이오드와 제너다이오드는 둘 다 다이오드지만 쓰는 방향이 다르다.

26. 문항 26 전기기기 · 정류기 및 제어기기

    SCR에 대한 설명이다. 틀린사항은?

    1. SCR은 전력용 반도체 소자이다.
    2. SCR은 사이리스터의 일종이다.
    3. SCR은 PNPN의 4층 구조로 된 정류소자이며 스위칭소자로 교류 위상제어용으로 쓰인다.
    4. SCR은 게이트 정격전압 및 전류에 의해 트리거되어 도통상태가 되나 게이트 트리거 전류를 차단시키면 SCR은 즉시 턴오프된다.

    정답과 해설

    정답 4번

    SCR은 게이트 트리거로 켜지지만 게이트 신호 제거로 꺼지지 않고, 애노드 전류가 유지전류 이하로 내려가야만 턴오프된다.

    풀이

    SCR(실리콘 제어 정류소자)은 전력용 반도체 소자로 PNPN 4층 구조를 가지며, 게이트에 트리거 신호(전압·전류)를 인가하면 도통(Turn-on) 상태가 된다.

    그러나 일단 도통된 SCR은 게이트 신호를 제거해도 계속 도통 상태를 유지하며(래칭 특성), 애노드 전류가 유지전류(Holding Current) 이하로 떨어져야만 비로소 턴오프된다.

    게이트로 즉시 턴오프시킬 수 없다는 점이 핵심 특성이다.

    핵심 공식: SCR 턴오프 조건: 애노드 전류 < 유지전류(게이트로는 턴오프 불가)

    암기팁: 'SCR은 게이트로 켤 순 있어도 끌 순 없다'로 암기.

    처음이라면

    SCR(실리콘 제어 정류소자)은 게이트에 트리거 신호를 주면 켜지는(도통) 반도체 스위치입니다.

    핵심은 '켜는 것'과 '끄는 것'이 다르다는 점입니다. 한번 켜진 SCR은 게이트 신호를 제거해도 계속 켜져 있습니다(래칭 특성). 전기 스위치를 눌러 켠 뒤 손을 떼어도 불이 계속 켜져 있는 것과 비슷합니다.

    SCR이 꺼지는 조건은 애노드(양극) 전류가 유지전류(홀딩 전류) 이하로 떨어지는 것뿐입니다. 즉 게이트로는 켤 수만 있고 끌 수는 없습니다.

    ④는 '게이트 전류를 차단하면 즉시 턴오프된다'고 했으므로 틀린 설명이고, 틀린 것을 고르는 문제이므로 정답은 ④입니다. 나머지(전력용 소자, 사이리스터의 일종, PNPN 4층 구조·위상제어용)는 모두 옳은 설명입니다.

    이런 문제가 나오면 → 'SCR은 게이트로 끌 수 없다(유지전류 이하로만 꺼진다)'를 떠올리세요.

    한 걸음 더

    SCR은 게이트 트리거로 도통되지만 일단 도통되면 게이트 제어력을 잃어(래칭), 애노드 전류가 유지전류 이하로 떨어져야만 턴오프된다. 따라서 게이트 전류 차단으로 즉시 턴오프된다는 설명이 틀렸다.

    ①~③(전력용 소자, 사이리스터 일종, PNPN 4층·위상제어용)는 모두 옳은 설명이라 소거된다.

    SCR 특성 문제는 '턴온은 게이트, 턴오프는 유지전류' 구분을 묻는 패턴이다.

    꿀팁: '게이트로 켤 수는 있어도 끌 수는 없다'로 암기.

    • SCR 구조
27. 문항 27 전기기기 · 정류기 및 제어기기

    SCR의 점호에 사용되는 단자는?

    1. 베이스
    2. 캐소드(음극)
    3. 애노드(양극)
    4. 게이트

    정답과 해설

    정답 4번

    SCR은 애노드·캐소드·게이트 3단자 소자이며, 점호(턴온)는 게이트(G)에 트리거 신호를 인가하여 이루어진다.

    풀이

    SCR(실리콘 제어 정류소자)은 애노드(A), 캐소드(K), 게이트(G) 세 개의 단자를 가지며, 이 중 게이트 단자에 트리거 신호(펄스 전압/전류)를 인가하여 SCR을 도통(점호) 상태로 전환시킨다.

    애노드-캐소드 사이는 주 전류가 흐르는 경로이고, 게이트는 오직 점호(스위칭 개시)를 위한 제어 단자이다.

    핵심 공식: SCR 점호 = 게이트에 트리거 신호 인가

    암기팁: 'G(게이트)=Go 신호를 주는 단자'로 암기.

    [참고] 전기기능사 시험에서는 이러한 정의와 수치를 정확히 구분하여 묻는 문제가 자주 출제되므로, 관련 용어와 규정값을 서로 짝지어 반복 학습해 두는 것이 실전에서 큰 도움이 된다.

    처음이라면

    SCR에는 애노드(A, 양극), 캐소드(K, 음극), 게이트(G) 세 개의 단자가 있습니다.

    애노드와 캐소드 사이가 주 전류가 흐르는 길인데, 그냥은 흐르지 않고 '켜 달라'는 신호가 필요합니다. 이 트리거 신호를 받아들이는 단자가 게이트입니다. 출발 신호를 주는 단자라고 생각하면 됩니다.

    따라서 SCR을 점호(도통, 켜짐)시키는 단자는 ④ 게이트입니다. 애노드·캐소드는 전류가 흐르는 경로 자체이고, ① 베이스는 트랜지스터의 단자 이름이라 같은 원리로 SCR과 무관합니다.

    이런 문제가 나오면 → '점호 신호는 게이트, G=Go(출발) 단자'로 외우세요.

    한 걸음 더

    SCR은 A-K 주전류 경로에 게이트 트리거 신호를 인가해 도통을 개시하므로 점호 단자는 게이트(G)이다.

    애노드·캐소드는 전류 경로, 베이스는 트랜지스터 단자라 한꺼번에 소거된다.

    단자 문제는 'SCR 3단자(A, K, G)와 각 역할'로 반복 출제되는 패턴이다.

    꿀팁: 'G는 Go 신호' — 켜라는 명령은 게이트로 보낸다.

28. 문항 28 전기기기 · 정류기 및 제어기기

    사이리스터가 기계적인 스위치보다 유효한 특성이 될수 없는것은?

    1. 내충격성
    2. 소형경량
    3. 무소음
    4. 고온에 강하다.

    정답과 해설

    정답 4번

    사이리스터의 장점은 무소음·소형경량·내충격성이지만 반도체 소자라 고온에는 약하다.

    풀이

    사이리스터와 같은 반도체 스위칭 소자는 기계적 접점이 없어 아크나 스파크가 발생하지 않으므로 무소음이고, 소형·경량이며, 충격(진동)에도 강한 내충격성을 가진다는 장점이 있다.

    그러나 반도체 소자는 온도 특성에 민감하여 고온에서 성능이 저하되거나 손상되기 쉬우므로, 기계적 스위치에 비해 '고온에 강하다'는 것은 사실이 아니다.

    핵심 공식: 사이리스터 장점 = 무소음, 소형경량, 내충격성 (단, 내열성은 약함)

    암기팁: '반도체는 열에 약하다'는 것을 예외 사항으로 암기.

    처음이라면

    사이리스터는 반도체로 만든 스위치입니다. 접점(기계적 접촉 부분)이 없어 아크나 스파크가 생기지 않으므로 소리가 없고(무소음), 작고 가볍고(소형경량), 진동·충격에 접점이 흔들리지 않아 강합니다(내충격성).

    하지만 반도체는 열에 약합니다. 온도가 높아지면 특성이 변하거나 손상되기 쉬워 방열판(열을 식히는 판)을 따로 붙여 씁니다. 그래서 '고온에 강하다'는 사이리스터의 유효한 특성이 될 수 없습니다.

    정답은 ④입니다. ①②③은 접점이 없는 반도체 스위치의 대표적 장점이라 모두 옳습니다.

    이런 문제가 나오면 → '무소음·소형경량·내충격 3형제, 예외는 열'로 외우세요.

    한 걸음 더

    사이리스터는 무접점 반도체 스위치로 무소음·소형경량·내충격성이 장점이지만, 반도체 특성상 고온에서 성능 저하·손상되기 쉬워 내열성은 약점이다. 따라서 '고온에 강하다'는 유효 특성이 될 수 없다(④).

    ①~③은 무접점 소자의 대표 장점이라 모두 옳게 소거된다.

    반도체 스위치 장점 문제는 '열'을 예외로 걸어내는 패턴이다.

    꿀팁: '반도체는 열에 약하다(방열판 필수)'를 예외 사항으로 암기.

29. 문항 29 전기기기 · 정류기 및 제어기기

    반도체 사이리스터에 의한 제어는 어느 것을 변화시키는가?

    1. 주파수
    2. 위상각
    3. 최대값
    4. 토크

    정답과 해설

    정답 2번

    사이리스터 제어는 트리거 펄스의 위상각(점호각)을 변화시켜 출력 전압을 조절한다.

    풀이

    위상 제어(Phase Control)는 사이리스터의 게이트에 인가하는 트리거 펄스의 시점(위상각, α)을 조절하는 방식으로, 교류 반주기 중 도통 구간의 길이를 바꾸어 부하에 걸리는 전압의 실효값 또는 평균값을 제어하는 기법이다.

    즉 사이리스터 제어의 핵심 변수는 점호(트리거) 위상각이다.

    핵심 공식: 위상각 α↑ → 도통구간↓ → 출력전압↓

    암기팁: '사이리스터=위상각으로 전압 조절'로 암기.

    [참고] 전기기능사 시험에서는 이러한 정의와 수치를 정확히 구분하여 묻는 문제가 자주 출제되므로, 관련 용어와 규정값을 서로 짝지어 반복 학습해 두는 것이 실전에서 큰 도움이 된다.

    처음이라면

    사이리스터(SCR)는 게이트에 트리거 신호가 올 때만 켜지는 반도체 스위치입니다.

    위상 제어란 이 트리거를 주는 시점, 즉 위상각(점호각) α를 앞당기거나 늦추는 것입니다. α를 늦추면 도통 구간이 짧아져 부하에 가해지는 전압의 실효값·평균값이 줄어들고, α를 앞당기면 출력이 커집니다. 즉 사이리스터 제어에서 변화시키는 핵심 변수는 '위상각'입니다.

    주파수는 정류회로·인버터 등 다른 회로 방식으로 바꾸는 것이고, 최대값은 교류 전원 자체의 성질, 토크는 전동기의 기계적 출력량이라 사이리스터가 직접 변화시키는 대상이 아닙니다.

    이런 문제가 나오면 → '사이리스터 = 위상각(α) 제어'를 바로 떠올리세요.

    한 걸음 더

    사이리스터는 게이트 트리거 펄스의 위상각 α를 조절해 도통 구간 길이를 바꾸므로, 제어 변수는 위상각이다

    주파수·최대값·토크는 위상 제어의 직접 변수가 아니므로 소거된다.

    이 유형은 '제어 변수 = 위상각'만 확인하는 개념형 패턴이다.

    꿀팁: 'α↑ → 도통↓ → 출력↓' 삼단 연쇄로 외우면 위상각이 핵심임이 자연히 기억된다.

30. 문항 30 전기기기 · 정류기 및 제어기기

    SCR을 이용하여 단상 전파제어 정류를 할때 전원 전압이 $100[\text{V}]$에서 점호각이 $60^\circ$ 일때 직류 전압평균값은몇$[\text{V}]$인가?

    1. 86.6
    2. 70.7
    3. 67.5
    4. 57.7

    정답과 해설

    정답 3번

    단상 전파 제어정류 평균값은 0.9V×(1+cosα)/2이므로 α=60°일 때 약 67.5V이다.

    풀이

    단상 전파 제어 정류회로의 직류 평균 전압 $V_{dc}$는 점호각 α에 대해 $V_{dc}=\frac{\sqrt{2}V_{rms}}{\pi}(1+\cos\alpha)$(또는 $V_{dc} = \frac{2 V_{m}}{\pi} \frac{1+\cos\alpha}{2}$)이다.

    여기서 $V_{rms}=100$[V], $V_m=\sqrt{2}V_{rms}=100\sqrt{2}$[V], $\alpha=60^\circ$ 이므로,$$V_{dc} = \frac{2 \times 100\sqrt{2}}{\pi} \times \frac{1 + \cos 60^\circ}{2} \approx 90.03 \times \frac{1 + 0.5}{2} \approx 67.52 [\text{V}]$$이다.

    처음이라면

    SCR로 단상 전파(파형의 +, -를 모두 쓰는) 제어정류를 하면, 점호각(SCR이 켜지는 각도 α)만큼 출력이 잘려 나가 평균값이 줄어듭니다.

    공식은 Vdc = 0.9×V × (1+cosα)/2 입니다. V=100[V], α=60°를 넣으면 cos60°=0.5이므로 (1+0.5)/2=0.75, 따라서 0.9×100×0.75 ≈ 67.5[V]입니다.

    오답 값들의 출처를 알아두면 헷갈리지 않습니다. ②70.7은 100/√2, ①86.6은 100×(√3/2)로, 점호각 계수 (1+cosα)/2를 전혀 반영하지 않은 값들입니다.

    이런 문제가 나오면 → '0.9V에 (1+cosα)/2를 곱한다'는 단상 전파 제어정류 공식부터 떠올리세요.

    한 걸음 더

    Vdc = 0.9V×(1+cosα)/2 = 90×0.75 ≈ 67.5[V] → ③

    70.7(=100/√2), 86.6(=100·√3/2) 등은 cosα를 반영하지 않은 값으로 소거된다.

    단상 전파 제어정류는 '최대 0.9V에서 점호각만큼 (1+cosα)/2 감소' 패턴으로 반복 출제된다.

    꿀팁: '0.9V×(1+cosα)/2'를 통째로 외우면 α=0°일 때 90V, 60°일 때 67.5V가 즉시 나온다.

나머지 9문항은 모의고사에서 풀 수 있다.