다음 회로에서 다이오드 의 상태로 옳은 것은? (단, 다이오드는 이상적이라고 가정한다)
2013년 국가직 9급 전자공학개론 20번
2013년도 시행 • 20번 문항
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정답: 3번
■ 1단계: $D_1$ OFF, $D_2$ ON 상태 가정 및 회로 해석
• $D_1$이 차단(OFF)되어 개방 상태이고, $D_2$가 도통(ON)되어 단락 상태라고 가정합니다.
• $D_1$이 개방되면 $5\text{ mA}$ 전류원의 전류는 전량 $1\text{ k}\Omega$ 저항과 $D_2$를 통해 순방향으로 흐릅니다:
$$I_{D2} = 5\text{ mA} > 0 \implies D_2\text{ ON 가정 성립}$$
■ 2단계: 다이오드 $D_1$ 양단 전압 검증
• $D_2$가 단락되어 있으므로 $10\text{ V}$ 전압원에 의해 저항의 오른쪽 노드 전위는 $-10\text{ V}$가 됩니다.
• $1\text{ k}\Omega$ 저항에 $5\text{ mA}$ 전류가 흐를 때 발생하는 전압 강하는 $5\text{ V}$이므로, $D_1$의 아노드 측 노드 전위 $V$:
$$V = -10\text{ V} + (5\text{ mA} \times 1\text{ k}\Omega) = -10\text{ V} + 5\text{ V} = -5\text{ V}$$
• $D_1$의 캐소드는 접지($0\text{ V}$)에 연결되어 있으므로 양단 전압 $V_{D1}$:
$$V_{D1} = V - 0\text{ V} = -5\text{ V} < 0 \implies D_1\text{ OFF 가정 성립}$$
■ 최종 결과:
• $D_1$: OFF, \quad $D_2$: ON (③번)
• $D_1$이 차단(OFF)되어 개방 상태이고, $D_2$가 도통(ON)되어 단락 상태라고 가정합니다.
• $D_1$이 개방되면 $5\text{ mA}$ 전류원의 전류는 전량 $1\text{ k}\Omega$ 저항과 $D_2$를 통해 순방향으로 흐릅니다:
$$I_{D2} = 5\text{ mA} > 0 \implies D_2\text{ ON 가정 성립}$$
■ 2단계: 다이오드 $D_1$ 양단 전압 검증
• $D_2$가 단락되어 있으므로 $10\text{ V}$ 전압원에 의해 저항의 오른쪽 노드 전위는 $-10\text{ V}$가 됩니다.
• $1\text{ k}\Omega$ 저항에 $5\text{ mA}$ 전류가 흐를 때 발생하는 전압 강하는 $5\text{ V}$이므로, $D_1$의 아노드 측 노드 전위 $V$:
$$V = -10\text{ V} + (5\text{ mA} \times 1\text{ k}\Omega) = -10\text{ V} + 5\text{ V} = -5\text{ V}$$
• $D_1$의 캐소드는 접지($0\text{ V}$)에 연결되어 있으므로 양단 전압 $V_{D1}$:
$$V_{D1} = V - 0\text{ V} = -5\text{ V} < 0 \implies D_1\text{ OFF 가정 성립}$$
■ 최종 결과:
• $D_1$: OFF, \quad $D_2$: ON (③번)