다음 PNP BJT 증폭회로에 대한 설명으로 옳지 않은 것은? (단, BJT는 활성영역에서 동작하며, BJT의 직류전류이득은 100이고 PN접합 다이오드의 순방향 전압은 로 가정한다)
2022년 국가직 9급 전자공학개론 8번
2022년도 시행 • 8번 문항
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정답: 3번
■ 1단계: 직류 해석을 통한 베이스 전압($V_B$) 및 전류($I_B, I_C$) 계산
• 이미터 단자가 직류 전원 $+5.7\text{ V}$에 연결되어 있으므로 이미터 전압은 $V_E = 5.7\text{ V}$입니다.
• PNP BJT의 E-B 접합 순방향 전압 $V_{EB} = 0.7\text{ V}$를 적용하여 베이스 전압 $V_B$를 계산합니다:
$V_B = V_E - V_{EB} = 5.7\text{ V} - 0.7\text{ V} = 5\text{ V}$
• 베이스 저항 $R_B = 500\text{ k}\Omega$에 흐르는 베이스 전류:
$I_B = \frac{V_B}{R_B} = \frac{5\text{ V}}{500\text{ k}\Omega} = 0.01\text{ mA} = 10\ \mu\text{A}$
• 전류 이득 $\beta = 100$일 때 컬렉터 직류 전류:
$I_C = \beta I_B = 100 \times 0.01\text{ mA} = 1\text{ mA}$
■ 2단계: 컬렉터 저항($R_C$) 및 접합 바이어스 상태 검토
• $V_C = 4\text{ V}$가 되기 위한 컬렉터 저항 $R_C$ 계산:
$R_C = \frac{V_C}{I_C} = \frac{4\text{ V}}{1\text{ mA}} = 4\text{ k}\Omega$
• PNP 트랜지스터의 베이스-컬렉터 접합 전위차:
$V_{BC} = V_B - V_C = 5\text{ V} - 4\text{ V} = 1\text{ V} > 0$
(n형 베이스 전위가 p형 컬렉터 전위보다 높으므로 B-C 접합은 역방향 바이어스 상태입니다.)
■ 3단계: 보기별 정오 판별
• ①번 (옳은 설명): 베이스 전압 $V_B = 5\text{ V}$입니다.
• ②번 (옳은 설명): 컬렉터 직류 전류 $I_C = 1\text{ mA}$입니다.
• ③번 (오답 분석 / 옳지 않은 것): $V_C = 4\text{ V}$가 되기 위한 $R_C$는 $4\text{ k}\Omega$이므로 $2\text{ k}\Omega$ 설명은 옳지 않습니다.
• ④번 (옳은 설명): $V_B > V_C$이므로 B-C 접합에는 역방향 전압이 걸려 있습니다.
■ 최종 결과:
• 옳지 않은 것은 ③번
• 이미터 단자가 직류 전원 $+5.7\text{ V}$에 연결되어 있으므로 이미터 전압은 $V_E = 5.7\text{ V}$입니다.
• PNP BJT의 E-B 접합 순방향 전압 $V_{EB} = 0.7\text{ V}$를 적용하여 베이스 전압 $V_B$를 계산합니다:
$V_B = V_E - V_{EB} = 5.7\text{ V} - 0.7\text{ V} = 5\text{ V}$
• 베이스 저항 $R_B = 500\text{ k}\Omega$에 흐르는 베이스 전류:
$I_B = \frac{V_B}{R_B} = \frac{5\text{ V}}{500\text{ k}\Omega} = 0.01\text{ mA} = 10\ \mu\text{A}$
• 전류 이득 $\beta = 100$일 때 컬렉터 직류 전류:
$I_C = \beta I_B = 100 \times 0.01\text{ mA} = 1\text{ mA}$
■ 2단계: 컬렉터 저항($R_C$) 및 접합 바이어스 상태 검토
• $V_C = 4\text{ V}$가 되기 위한 컬렉터 저항 $R_C$ 계산:
$R_C = \frac{V_C}{I_C} = \frac{4\text{ V}}{1\text{ mA}} = 4\text{ k}\Omega$
• PNP 트랜지스터의 베이스-컬렉터 접합 전위차:
$V_{BC} = V_B - V_C = 5\text{ V} - 4\text{ V} = 1\text{ V} > 0$
(n형 베이스 전위가 p형 컬렉터 전위보다 높으므로 B-C 접합은 역방향 바이어스 상태입니다.)
■ 3단계: 보기별 정오 판별
• ①번 (옳은 설명): 베이스 전압 $V_B = 5\text{ V}$입니다.
• ②번 (옳은 설명): 컬렉터 직류 전류 $I_C = 1\text{ mA}$입니다.
• ③번 (오답 분석 / 옳지 않은 것): $V_C = 4\text{ V}$가 되기 위한 $R_C$는 $4\text{ k}\Omega$이므로 $2\text{ k}\Omega$ 설명은 옳지 않습니다.
• ④번 (옳은 설명): $V_B > V_C$이므로 B-C 접합에는 역방향 전압이 걸려 있습니다.
■ 최종 결과:
• 옳지 않은 것은 ③번