다음 SCR회로에서 실선은 SCR 양단 전압 를 나타내고, 점선은 저항 R의 양단 전압 을 나타낸다. SCR의 게이트 단자에 펄스가 인가되는 시점은?
2020년 국가직 9급 전자공학개론 19번
2020년도 시행 • 19번 문항
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정답: 2번
■ 1단계: SCR(Silicon Controlled Rectifier)의 도통 특성
• SCR은 애노드-캐소드 사이에 순방향 전압($V_{AK} > 0$)이 인가된 상태에서 게이트 단자에 트리거 펄스가 인가될 때 도통(Turn-on)합니다.
• 차단 상태(OFF):
- SCR이 도통하기 전에는 전류가 흐르지 않으므로 부하 저항 양단 전압은 $V_R = 0\text{ V}$이고, 입력 전압 전체가 SCR 양단에 걸립니다 ($V_{AK} = V_{\text{in}}$).
• 도통 상태(ON):
- 게이트 펄스 인가 즉시 SCR이 도통하여 $V_{AK} \approx 0\text{ V}$로 떨어지고, 입력 전압이 부하 저항으로 전달되어 $V_R = V_{\text{in}}$이 됩니다.
■ 2단계: 파형 분석을 통한 트리거 인가 시점 판별
• $a \sim b$ 구간: 입력 전압이 양(+)의 값이나 SCR이 차단되어 $V_{AK} = V_{\text{in}}$, $V_R = 0\text{ V}$를 유지합니다.
• $b$ 시점: 실선($V_{AK}$)이 급격히 $0\text{ V}$로 떨어지고, 점선($V_R$)이 입력 파형을 따라 급상승하므로 이 시점에 **첫 번째 게이트 펄스**가 인가되어 턴온되었음을 알 수 있습니다.
• $c \sim e$ 구간: 음(-)의 반주기($c \sim d$)에서 역바이어스로 자동 소호(Turn-off)된 후, 다시 양(+)의 반주기($d \sim e$)로 전환되어 차단 상태를 유지합니다.
• $e$ 시점: 다시 $V_{AK}$가 $0\text{ V}$로 급감하고 $V_R$이 도통 파형을 시작하므로 **두 번째 게이트 펄스**가 인가된 시점입니다.
■ 3단계: 종합 결론
• 따라서 게이트 펄스가 인가되는 시점은 $b$와 $e$입니다.
■ 최종 결과:
• 올바른 인가 시점은 ②번 ($b, e$)
• SCR은 애노드-캐소드 사이에 순방향 전압($V_{AK} > 0$)이 인가된 상태에서 게이트 단자에 트리거 펄스가 인가될 때 도통(Turn-on)합니다.
• 차단 상태(OFF):
- SCR이 도통하기 전에는 전류가 흐르지 않으므로 부하 저항 양단 전압은 $V_R = 0\text{ V}$이고, 입력 전압 전체가 SCR 양단에 걸립니다 ($V_{AK} = V_{\text{in}}$).
• 도통 상태(ON):
- 게이트 펄스 인가 즉시 SCR이 도통하여 $V_{AK} \approx 0\text{ V}$로 떨어지고, 입력 전압이 부하 저항으로 전달되어 $V_R = V_{\text{in}}$이 됩니다.
■ 2단계: 파형 분석을 통한 트리거 인가 시점 판별
• $a \sim b$ 구간: 입력 전압이 양(+)의 값이나 SCR이 차단되어 $V_{AK} = V_{\text{in}}$, $V_R = 0\text{ V}$를 유지합니다.
• $b$ 시점: 실선($V_{AK}$)이 급격히 $0\text{ V}$로 떨어지고, 점선($V_R$)이 입력 파형을 따라 급상승하므로 이 시점에 **첫 번째 게이트 펄스**가 인가되어 턴온되었음을 알 수 있습니다.
• $c \sim e$ 구간: 음(-)의 반주기($c \sim d$)에서 역바이어스로 자동 소호(Turn-off)된 후, 다시 양(+)의 반주기($d \sim e$)로 전환되어 차단 상태를 유지합니다.
• $e$ 시점: 다시 $V_{AK}$가 $0\text{ V}$로 급감하고 $V_R$이 도통 파형을 시작하므로 **두 번째 게이트 펄스**가 인가된 시점입니다.
■ 3단계: 종합 결론
• 따라서 게이트 펄스가 인가되는 시점은 $b$와 $e$입니다.
■ 최종 결과:
• 올바른 인가 시점은 ②번 ($b, e$)