다음 중 집적 회로((IC)의 장점에 대한 설명으로 적합하지 않은 것은?
- 신뢰성이 좋다.
- 대량 생산할 수 있다.
- 큰 전력을 취급할 수 있다.
- 회로를 초소형으로 할 수 있다.
정답과 해설 보기
정답 ③ · 집적 회로의 장점이 아닌 설명을 찾는 문제이다. IC는 미세 공정을 통해 회로를 초소형으로 만들 수 있고, 대량 생산이 가능하며 신뢰성도 우수하다는 장점이 있다.
집적 회로(IC)는 소자 크기가 극미하므로 대용량 전력 처리에는 적합하지 않다.
개념 한 쪽
전자캐드기능사 집적회로의 종류 — IC 특성·소자 비교·도핑
집적회로(IC)는 작은 칩 안에 많은 전자 소자를 집적한 회로로 초소형화와 대량생산, 높은 신뢰성이 장점이다. 한편 반도체 소자별 동작 원리와 도핑에 따른 N·P형 구분, 그리고 트랜지스터 전류 관계 등 기본 개념을 숙지해야 문제를 정확히 판단할 수 있다.
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시험에 이렇게 나온다
출제기준 단원 「집적회로의 종류」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| IC의 장단점 판별 | 1 | IC의 소형화 장점과 대전력 처리 한계를 가려낸다 |
| FET 동작 원리 구분 | 1 | FET가 전압으로 드레인 전류를 제어함을 식별한다 |
| 트랜지스터 β 계산 | 1 | 단위 통일 후 IC÷IB로 전류증폭률을 계산한다 |
뜻
집적회로(IC)는 수많은 전자 소자를 하나의 작은 칩에 집적하여 만든 회로로, 소형화·대량생산·고신뢰성이 주요 장점이다. 반면 칩 내부의 소자가 매우 작기 때문에 열을 쉽게 발산하기 어려워 큰 전력을 직접 처리하기에는 부적합하고, 대전력 처리는 별도의 파워 소자나 방열 대책이 필요하다고 본다.
FET(Field Effect Transistor)는 전압 제어 소자로 게이트-소스 전압(Vgs)에 의해 채널의 전도도가 바뀌어 드레인 전류를 제어한다. 이 때문에 게이트 전류는 거의 흐르지 않아 입력 임피던스가 매우 높고, 잡음이 적으며 온도 안정성이 비교적 우수하다고 설명된다. 반면 내부 기생 용량 등으로 고주파에서 이득이 빠르게 떨어지는 경향이 있어 BJT보다 이득-대역폭 특성이 제한적일 수 있다.
트랜지스터의 전류 관계와 전류증폭률은 기본적으로 정리해야 한다. 에미터 전류는 베이스 전류와 컬렉터 전류의 합(IE = IB + IC)이며, 전류증폭률 β는 컬렉터 전류를 베이스 전류로 나눈 값(β = IC / IB)으로 정의된다. 문제 풀이 시 단위를 통일한 뒤 공식을 적용하는 절차가 핵심이다.
반도체의 도핑은 불순물의 원자 수에 따라 N형과 P형으로 구분된다. 도너(donor)는 과잉 전자를 제공하여 N형 반도체를 만들고, 억셉터(acceptor)는 전자를 받아 정공을 다수 캐리어로 하는 P형을 만든다. 5가 원소는 N형, 3가 원소는 P형을 만든다는 대응 관계를 기억한다.
이들 개념은 집적회로의 설계·특성 이해와 소자별 역할 구분, 기본 계산 능력을 필요로 한다. 특히 소자 특성 비교 문제에서는 '전압 제어 vs 전류 제어' 같은 핵심 차이와 전류 보존·증폭률 계산의 절차를 확인해야 정답을 고를 수 있다.
예제
대표 계산 1 — 전류증폭률 β 계산: IC = 12 mA, IB = 100 μA이다. 단위를 통일하면 IB = 0.1 mA이므로 β = IC / IB = 12 / 0.1 = 120이다. 따라서 전류증폭률은 120이다.
대표 계산 2 — 에미터 전류 IE 계산: IB = 50 μA, IC = 3.65 mA이다. IB를 mA로 바꾸면 0.05 mA가 되고 IE = IB + IC = 0.05 + 3.65 = 3.7 mA가 된다.
대표 기출 3문항
FET 회로에서 드레인 전류를 제어하는 것은?
- 소스전압
- 베이스전류
- 게이트전압
- 게이트전류
정답과 해설 보기
정답 ③ · FET에서 드레인 전류를 제어하는 전기량을 묻는 문제이다. FET는 전압 제어 소자로서 게이트-소스 간 전압(Vgs)이 채널의 전도도를 변화시켜 드레인 전류(Id)를 결정한다.
FET는 전압 제어 소자로, 게이트-소스 간 전압(Vgs)의 변화가 채널의 저항을 변화시켜 드레인 전류를 제어한다.
이미터 접지 트랜지스터 증폭회로에서 IB=100[μA], IC=12[mA]일 때 전류증폭률 β는 얼마인가?
- 0.98
- 50
- 100
- 120
정답과 해설 보기
정답 ④ · 이미터 접지 회로에서 베이스 전류와 컬렉터 전류로부터 전류증폭률 β를 구하는 문제이다. 전류증폭률은 β = IC / IB로 정의된다.
트랜지스터의 전류증폭률 β는 컬렉터 전류 IC를 베이스 전류 IB로 나눈 값으로 계산된다.
자주 묻는 물음
- IC의 장점과 한계는 무엇인가?
- IC는 초소형화·대량생산·고신뢰성이 장점이나, 내부 소자가 미세하므로 열방출이 어렵고 큰 전력을 직접 취급하기에는 부적합하므로 대전력 처리는 별도 소자를 사용해야 한다.
- FET는 어떻게 드레인 전류를 제어하나?
- FET는 게이트-소스 전압(Vgs)으로 채널의 전도도를 바꾸어 드레인 전류를 제어하는 전압 제어 소자이며, 게이트 전류는 거의 흐르지 않아 입력 임피던스가 매우 높다.
- N형과 P형 반도체를 구분하는 방법은?
- N형은 도너(5가 원소) 도핑으로 과잉전자를 다수 캐리어로 만들고, P형은 억셉터(3가 원소) 도핑으로 정공을 다수 캐리어로 만든다.
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