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 FET — 전압 제어 소자
FET(Field Effect Transistor)은 전계 효과를 이용해 채널의 전도도를 바꾸어 드레인 전류를 제어하는 반도체 소자이며, 전압으로 동작하는 점이 핵심 특징이다.
이 개념을 문제로 확인하고 싶으면 이 개념 문제 10개 풀기 회원용
가입 없이 오늘의 10문제 바로 풀기 →
시험에 이렇게 나온다
출제기준 단원 「FET」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 소자의 제어 방식 판단 | 1 | FET가 전압 제어 소자인지 여부를 가려내기 |
| 정류 소자 접합 구조 | 1 | 다이오드의 정류 작용에 적합한 접합을 고르기 |
| 불순물과 도핑 유형 구분 | 1 | P형/N형 도핑에 쓰이는 불순물 원소를 식별하기 |
뜻
FET는 게이트와 소스 사이에 걸리는 전압(Vgs)에 의해 채널의 폭이 변하고 그로 인해 채널의 저항이 달라져 드레인 전류(Id)가 결정되는 전압 제어 소자다. 이 때문에 게이트에는 거의 전류가 흐르지 않아 입력 임피던스가 매우 높다.
FET의 동작은 다수 캐리어의 이동에 의한 것이며, 소수 반송자 전류로 동작하는 BJT와 대비된다. 즉, FET은 다수 캐리어가 주된 전하 운반자가 되어 전압으로 제어되는 구조다.
FET은 잡음이 적고 온도 안정성이 높은 장점을 가지나, 내부 기생 용량 등의 영향으로 고주파 대역에서 이득이 빠르게 떨어져 이득-대역폭 곱은 BJT보다 작을 수 있다. 따라서 응용 목적에 따라 FET과 BJT를 구별하여 선택해야 한다.
FET의 주요 파라미터로는 증폭정수(μ), 드레인 저항(rd), 상호전달컨덕턴스(gm) 등이 있으며, 전류증폭률 hfe는 BJT의 파라미터로 FET의 3정수에 포함되지 않는다.
P형·N형 반도체의 도핑과 관련하여, P형은 3가 불순물(예: Ga, B, In)을 사용하고 N형은 5가 불순물(예: As)을 사용한다. 이 도핑의 차이로 인해 다수 캐리어 종류가 달라진다.
예제
출제에서 자주 쓰이는 논점은 '전압 제어냐 전류 제어냐'의 구분이다. 문제에서 드레인 전류를 제어하는 주체를 묻는다면 게이트 전압(Vgs)을 떠올려 정답을 선택한다.
비교형 문제에서는 FET의 장단점을 묻는다. 입력 임피던스가 높고 저잡음·온도 안정성의 장점이 있다고 판단되면 정답에 해당하는 선택지를 택하고, '이득-대역폭 곱이 크다'와 같은 문구가 있으면 오답으로 본다.
소자 구조 관련 문제에서는 다이오드의 PN 접합, 트랜지스터의 PNP/NPN, 사이리스터의 PNPN과 같은 층 구조를 활용해 판단한다. 단순 정류 작용을 묻는 경우 PN 접합을 선택하면 된다.
대표 기출 3문항
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.
다음 중 P형 반도체를 만드는 불순물 원소가 아닌 것은?
- 비소(AS)
- 갈륨(Ga)
- 붕소(B)
- 인듐(In)
정답과 해설 보기
정답 ① · P형 반도체를 만드는 불순물이 아닌 원소를 찾는 문제이다. P형 반도체는 3가 불순물을 순수 반도체에 첨가하여 정공을 다수 캐리어로 만드는 것이며, 갈륨(Ga), 붕소(B), 인듐(In)이 여기에 해당한다.
P형 반도체는 3가 불순물을 사용하며, 비소는 5가 원소로 N형 반도체를 만든다.
자주 묻는 물음
- FET의 제어 방식은 무엇인가?
- 게이트-소스 전압(Vgs)의 변화로 채널의 폭과 저항을 바꿔 드레인 전류를 제어하는 전압 제어 소자라고 정리한다.
- FET과 BJT의 주요 차이는 무엇인가?
- FET은 전압 제어로 입력 임피던스가 매우 높고 잡음이 적으며 온도 안정성이 높다. BJT는 전류 제어로 전류 증폭률(hfe)이 주요 파라미터임을 구별한다.
- FET의 3정수에는 어떤 것이 포함되는가?
- 증폭정수(μ), 드레인 저항(rd), 상호전달컨덕턴스(gm)이 FET의 3정수이며, hfe는 BJT의 파라미터여서 포함되지 않는다.
이 개념 문제 10개 풀기 회원용
전자캐드기능사 풀이 세트에서 이 개념의 문제 10개를 바로 풀어 보세요.