다음 회로에서 다이오드 에 흐르는 전류 는? (단, 다이오드는 이상적인 소자이다)
2021년 국가직 9급 전자공학개론 17번
2021년도 시행 • 17번 문항
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정답: 2번
■ 1단계: 다이오드 $D_1, D_2$의 도통(ON) 상태 가정
• 다이오드를 이상적인 소자로 보고, 두 다이오드 $D_1, D_2$가 모두 도통(ON) 상태라고 가정합니다.
• 이상적인 다이오드가 ON되면 전압 강하가 $0\text{ V}$인 단락(Short) 회로로 동작합니다:
- $D_1$이 ON이므로 $D_1$의 캐소드가 접지($0\text{ V}$)에 연결되어 노드 전위는 $V_A = 0\text{ V}$가 됩니다.
- $D_2$ 역시 ON이므로 $D_2$ 양단의 전위차는 $0\text{ V}$입니다.
■ 2단계: 각 분로별 전류 계산
• 좌측 $12\text{ V}$ 전원에서 노드 $V_A$로 유입되는 전류($I_1$):
$$I_1 = \frac{12\text{ V} - V_A}{10\text{ k}\Omega} = \frac{12\text{ V} - 0\text{ V}}{10\text{ k}\Omega} = 1.2\text{ mA}$$
• 노드 $V_A$에서 우측 $-6\text{ V}$ 전원 방향으로 유출되는 전류($I_2$):
$$I_2 = \frac{V_A - (-6\text{ V})}{10\text{ k}\Omega} = \frac{0\text{ V} - (-6\text{ V})}{10\text{ k}\Omega} = \frac{6\text{ V}}{10\text{ k}\Omega} = 0.6\text{ mA}$$
■ 3단계: KCL 적용 및 다이오드 전류 $I$ 산출
• 노드 $V_A$에서의 키르히호프 전류 법칙(KCL):
$$I_1 = I + I_2 \implies I = I_1 - I_2$$
$$I = 1.2\text{ mA} - 0.6\text{ mA} = 0.6\text{ mA}$$
• 구한 전류 $I = 0.6\text{ mA} > 0$ 및 $I_2 = 0.6\text{ mA} > 0$ 모두 다이오드의 순방향 전류 조건을 만족하므로, 두 다이오드가 모두 ON이라는 초기 가정은 타당합니다.
■ 최종 결과:
• 다이오드 $D_1$에 흐르는 전류 $I$는 $0.6\text{ mA}$ (②번)
• 다이오드를 이상적인 소자로 보고, 두 다이오드 $D_1, D_2$가 모두 도통(ON) 상태라고 가정합니다.
• 이상적인 다이오드가 ON되면 전압 강하가 $0\text{ V}$인 단락(Short) 회로로 동작합니다:
- $D_1$이 ON이므로 $D_1$의 캐소드가 접지($0\text{ V}$)에 연결되어 노드 전위는 $V_A = 0\text{ V}$가 됩니다.
- $D_2$ 역시 ON이므로 $D_2$ 양단의 전위차는 $0\text{ V}$입니다.
■ 2단계: 각 분로별 전류 계산
• 좌측 $12\text{ V}$ 전원에서 노드 $V_A$로 유입되는 전류($I_1$):
$$I_1 = \frac{12\text{ V} - V_A}{10\text{ k}\Omega} = \frac{12\text{ V} - 0\text{ V}}{10\text{ k}\Omega} = 1.2\text{ mA}$$
• 노드 $V_A$에서 우측 $-6\text{ V}$ 전원 방향으로 유출되는 전류($I_2$):
$$I_2 = \frac{V_A - (-6\text{ V})}{10\text{ k}\Omega} = \frac{0\text{ V} - (-6\text{ V})}{10\text{ k}\Omega} = \frac{6\text{ V}}{10\text{ k}\Omega} = 0.6\text{ mA}$$
■ 3단계: KCL 적용 및 다이오드 전류 $I$ 산출
• 노드 $V_A$에서의 키르히호프 전류 법칙(KCL):
$$I_1 = I + I_2 \implies I = I_1 - I_2$$
$$I = 1.2\text{ mA} - 0.6\text{ mA} = 0.6\text{ mA}$$
• 구한 전류 $I = 0.6\text{ mA} > 0$ 및 $I_2 = 0.6\text{ mA} > 0$ 모두 다이오드의 순방향 전류 조건을 만족하므로, 두 다이오드가 모두 ON이라는 초기 가정은 타당합니다.
■ 최종 결과:
• 다이오드 $D_1$에 흐르는 전류 $I$는 $0.6\text{ mA}$ (②번)