다음 회로에서 제너 다이오드의 역할은? (단, 모든 회로 소자는 이상적이고, 입력전압 는 제너 항복전압 보다 크다)
2023년 국가직 9급 전자공학개론 20번
2023년도 시행 • 20번 문항
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정답: 1번
■ 1단계: 제너 다이오드(Zener Diode)의 기본 동작 특성
• 제너 다이오드는 역방향 항복(Breakdown) 영역에서 양단 전압이 거의 일정하게 유지되는 특성을 이용하는 대표적인 정전압 소자입니다.
• 입력 전압 $V_S$가 제너 항복 전압 $V_Z$보다 크면 역방향 항복 영역에서 동작하여 다이오드 양단 전압을 $V_Z$로 일정하게 유지(클램핑)합니다.
■ 2단계: 회로에서의 역할 분석
• 부하 저항 $R_L$이 제너 다이오드와 병렬로 연결되어 있으므로, 부하 저항 양단에 걸리는 출력 전압은 제너 전압과 동일하게 유지됩니다 ($V_L = V_Z$).
• 따라서 입력 전압 변동이나 부하 변동이 발생하더라도 부하 저항 $R_L$에 걸리는 전압을 일정하게 유지시켜 주는 정전압 조절(Voltage Regulation) 역할을 합니다.
■ 3단계: 보기별 정오 판별
• ①번 (옳은 설명): 부하저항 $R_L$에 걸리는 전압을 $V_Z$로 일정하게 유지합니다.
• ②번 (오답): 부하저항 $R_L$의 저항값 자체는 물리적 부하 소자의 고유값으로 다이오드가 바꾸지 못합니다.
• ③번 (오답): 순방향 전압 인가 시 빛을 발하는 것은 발광 다이오드(LED)의 특성입니다.
• ④번 (오답): 회로를 발진시키는 소자는 터널 다이오드, 발진 회로 구성 소자 등입니다.
■ 최종 결과:
• 옳은 설명은 ①번
• 제너 다이오드는 역방향 항복(Breakdown) 영역에서 양단 전압이 거의 일정하게 유지되는 특성을 이용하는 대표적인 정전압 소자입니다.
• 입력 전압 $V_S$가 제너 항복 전압 $V_Z$보다 크면 역방향 항복 영역에서 동작하여 다이오드 양단 전압을 $V_Z$로 일정하게 유지(클램핑)합니다.
■ 2단계: 회로에서의 역할 분석
• 부하 저항 $R_L$이 제너 다이오드와 병렬로 연결되어 있으므로, 부하 저항 양단에 걸리는 출력 전압은 제너 전압과 동일하게 유지됩니다 ($V_L = V_Z$).
• 따라서 입력 전압 변동이나 부하 변동이 발생하더라도 부하 저항 $R_L$에 걸리는 전압을 일정하게 유지시켜 주는 정전압 조절(Voltage Regulation) 역할을 합니다.
■ 3단계: 보기별 정오 판별
• ①번 (옳은 설명): 부하저항 $R_L$에 걸리는 전압을 $V_Z$로 일정하게 유지합니다.
• ②번 (오답): 부하저항 $R_L$의 저항값 자체는 물리적 부하 소자의 고유값으로 다이오드가 바꾸지 못합니다.
• ③번 (오답): 순방향 전압 인가 시 빛을 발하는 것은 발광 다이오드(LED)의 특성입니다.
• ④번 (오답): 회로를 발진시키는 소자는 터널 다이오드, 발진 회로 구성 소자 등입니다.
■ 최종 결과:
• 옳은 설명은 ①번