반도체로 만든 PN 접합다이오드는 무슨 작용을 하는가?
- 증폭작용
- 정류작용
- 필터작용
- 변조작용
정답과 해설 보기
정답 ② · PN 접합다이오드의 기본 동작 작용을 묻는 문제이다. PN 접합다이오드는 순방향으로만 전류를 통과시키는 단방향 도통성을 가지므로 교류를 직류로 바꾸는 정류작용의 핵심 소자이다.
PN 접합 다이오드는 한쪽 방향의 전류만 통과시키는 정류작용을 하여 교류를 직류로 변환한다.
개념 한 쪽
전자캐드기능사 다이오드 — 정류·PN접합·음의 저항
다이오드는 반도체로 만든 소자로서 전류의 흐름을 한쪽 방향으로만 허용하는 성질을 가진다는 점에서 이해한다. 이러한 단방향 도통 특성 때문에 다이오드는 정류 작용에 주로 사용된다는 점을 강조한다. 다이오드의 구조와 특성에 따라 정류용 PN 접합, 정전압용 제너 다이오드, 고주파 발진에 쓰이는 터널 다이오드 등으로 구분된다는 사실을 기억한다.
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시험에 이렇게 나온다
출제기준 단원 「다이오드」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 다이오드 작용 판별 | 1 | 다이오드의 기본 기능이 무엇인지 가려내기 |
| 반도체 종류와 반송자 | 1 | N형과 P형의 다수 반송자를 구별하기 |
| 접합 구조 매칭 | 1 | 정류 소자에 적합한 접합 형태를 고르기 |
뜻
다이오드는 P형과 N형 반도체가 접합된 PN 접합으로 이루어진 기본 소자라는 점을 설명한다. PN 접합에서는 한 방향으로 전류가 잘 흐르고 반대 방향으로는 흐르지 않도록 하는 공핍층 특성 때문에 정류작용이 발생한다고 정리한다. 이 정류작용은 교류(AC)를 직류(DC)로 바꾸는 데 핵심적인 역할을 한다고 이해한다.
PN 접합과 대비되는 구조로 트랜지스터는 PNP 또는 NPN의 3층 구조를 가지며 증폭 기능을 주로 담당한다고 구분한다. PNPN 구조는 사이리스터류에 해당하므로 다이오드의 단순 정류 기능과는 구분된다는 점을 명확히 한다. 소자 이름과 층 수를 대응시켜 외우면 혼동을 줄일 수 있다고 권장한다.
특수한 다이오드로 터널 다이오드가 있으며, 이 소자는 전압이 증가할 때 전류가 감소하는 음의 저항 영역을 가진다고 설명한다. 이 음의 저항 특성을 이용하여 터널 다이오드는 고주파 발진 회로에 주로 사용된다고 정리한다. 반대로 정전압용, 정류용, 복조용 다이오드는 각각 제너, 일반 다이오드, 검파 다이오드가 대표적이라는 점을 제시한다.
반도체의 도핑과 다수·소수 반송자 개념도 다이오드 이해에 필수적이라고 확인한다. N형 반도체는 전자를 다수 반송자로 가지며, P형 반도체는 정공이 다수 반송자라는 사실을 정리한다. P형은 3가 불순물(예: 붕소 등), N형은 5가 불순물(예: 비소 등)을 첨가하여 만든다는 점을 설명한다.
FET나 트랜지스터와 같은 다른 소자와의 구분은 출제에서 자주 사용되는 패턴이라고 언급한다. 예를 들어 트랜지스터는 증폭작용을 수행하고 FET는 전압으로 제어하는 소자라는 점을 명확히 구분한다고 제안한다.
예제
정류 작용을 묻는 문제에서는 '단방향 도통'과 'PN 접합'을 연결하여 정답을 찾는 방법을 안내한다. PN 접합이 아닌 3층 구조(PNP/NPN)를 제시하는 보기는 트랜지스터로 오답 처리한다는 기준을 제시한다. 터널 다이오드의 용도를 묻는 문제에서는 음의 저항과 고주파 발진 연결이 핵심 단서가 된다는 점을 지적한다.
대표 기출 3문항
N형 반도체에서 전류를 흐르게 하는 다수 반송자는?
- 원자
- 정공
- 전자
- 불순물
정답과 해설 보기
정답 ③ · N형 반도체의 다수 반송자를 묻는 기본 개념 문제이다. N형 반도체는 5가 원소를 도핑하여 자유전자가 다수 반송자가 되고 정공은 소수 반송자가 된다.
N형 반도체는 전자(음전하)가 다수 반송자이고 정공(양전하)이 소수 반송자이다.
다음 중 정류 작용하는 다이오드의 접합으로 가장 적합한 것은?
- PN 접합
- PNP 접합
- NPN 접합
- PNPN 접합
정답과 해설 보기
정답 ① · 정류 작용을 하는 다이오드의 접합 구조를 묻는 문제이다. 다이오드는 P형과 N형 반도체가 한 번 접합된 PN 접합 구조로, 접합면의 공핍층에 의해 한 방향으로만 전류가 흐르는 정류 특성을 가진다.
단일 접합 구조인 PN 접합이 정류 작용을 하며, PNP/NPN은 트랜지스터, PNPN은 사이리스터의 구조입니다.
자주 묻는 물음
- 다이오드의 기본 작용은 무엇인가?
- 다이오드는 한쪽 방향의 전류만 통과시키는 정류작용을 한다.
- 정류 작용을 하는 다이오드의 접합 구조는 무엇인가?
- 단일 접합 구조인 PN 접합이 정류 작용에 가장 적합하다는 점을 답한다.
- 터널 다이오드는 어떤 용도로 사용되나?
- 터널 다이오드는 음의 저항 특성을 이용하여 고주파 발진 회로에 주로 사용된다는 점을 설명한다.
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