제70회 전자기기기능장 실기 필답형(50점)

1. RoHS의 의미는?: 5점

RoHS는 "Restriction of Hazardous Substances"의 약자로, 전기 전자 제품에 사용되는 특정 유해 물질의 사용을 제한하는 유럽연합(EU)의 지침입니다.

주요 내용:

• 목적:
  • 인체 건강과 환경 보호를 위해 전기 전자 제품에 포함된 유해 물질의 사용을 규제합니다.
  • 폐기 시 발생하는 유해 물질로 인한 환경 오염을 최소화합니다.
• 규제 대상 물질:
  • 납(Pb)
  • 수은(Hg)
  • 카드뮴(Cd)
  • 6가 크롬(Cr6+)
  • 폴리브롬화 비페닐(PBB)
  • 폴리브롬화 디페닐 에테르(PBDE)
  • 4가지 프탈레이트(DEHP, BBP, DBP, DIBP)
• 적용 대상:
  • EU 시장에서 판매되는 대부분의 전기 전자 제품
• 의무 사항:
  • 제조업체는 제품에 규제 대상 유해 물질이 제한 수준 이하로 포함되어 있음을 보증해야 합니다.
  • 이를 위해 제품 검사, 설계 및 제조 과정 관리 등이 요구됩니다.

RoHS의 중요성:

• RoHS는 전기 전자 제품의 안전성을 높이고 환경 보호에 기여합니다.
• EU 시장 진출을 위해서는 RoHS 준수가 필수적입니다.
• RoHS 준수는 기업의 사회적 책임 이행 및 지속 가능한 발전에 기여합니다.

2. 양면PCB 패턴도를 통한 회로도 출도 기입(NE555부 2개소, LF358 4개소):10점
3. 정전압 다이오드 흐르는 전류치: 입력전압 40V, 500오옴 저항기 사이의 10V정전압다이오드(내부저항무시): 5점

회로 구성:

• 직류 전압: 40V
• 저항: 500Ω (2개, 직렬 연결)
• 정전압 다이오드: 저항 사이에 역방향 연결

회로 분석:

1. 전체 저항 계산:
   • 직렬 연결된 저항의 총합은 각 저항의 합과 같습니다.
   • 총 저항 = 500Ω + 500Ω = 1000Ω
2. 전체 전류 계산:
   • 옴의 법칙(I = V/R)을 사용하여 회로의 전체 전류를 계산합니다.
   • 전체 전류 = 40V / 1000Ω = 0.04A (40mA)
3. 정전압 다이오드 전류:
   • 정전압 다이오드가 역방향으로 연결되어 있으므로, 일반적인 상황에서는 전류가 흐르지 않습니다.
   • 하지만 정전압 다이오드는 역방향으로 특정 전압(제너 전압) 이상이 걸리면 전류가 흐르는 특성을 갖고있습니다.
   • 만약 40V의 전압이 제너전압보다 높다면 전류가 흐를것입니다.
   • 만약 40V의 전압이 제너전압보다 낮다면 전류는 흐르지 않을 것입니다.
   • 그러므로 정전압 다이오드의 제너전압을 알아야 전류의 값을 정확하게 알수 있습니다.

결론:

• 정전압 다이오드의 제너 전압을 모른다면 다이오드에 전류가 흐르는지 흐르지 않는지 알수 없습니다.
• 만약 제너전압보다 40V가 높다면 회로전체에 흐르는 전류인 40mA가 정전압 다이오드에 흐를것입니다.

4. 계전기의 코일과 병렬접속된 다이오드는? 5점

역기전력 방지:

• 계전기 코일은 인덕터의 특성을 가지고 있어 전류가 차단될 때 역기전력이라는 높은 전압을 발생시킵니다.
• 이 역기전력은 회로 내 다른 부품(특히 반도체 스위칭 소자)을 손상시킬 수 있습니다.
• 병렬로 연결된 다이오드는 역기전력이 발생할 때 전류가 다이오드를 통해 흐르도록 하여 역기전력을 흡수하고 회로를 보호합니다.
• 이 다이오드를 '프리휠링 다이오드(freewheeling diode)' 또는 '역기전력 방지 다이오드'라고 부릅니다.

회로 보호:

• 계전기를 제어하는 트랜지스터와 같은 반도체 소자를 보호합니다.
• 회로의 다른 민감한 부품들을 보호하여 전체 시스템의 안정성을 향상시킵니다.

작동 원리:

• 계전기 코일에 전류가 흐를 때는 다이오드가 역방향으로 바이어스 되어 전류가 흐르지 않습니다.
• 전류가 차단되면 코일에 역기전력이 발생하고, 이 역기전력으로 인해 다이오드가 순방향으로 바이어스 되어 전류가 다이오드를 통해 흐릅니다.
• 이러한 방식으로 역기전력 에너지가 다이오드에서 소모되어 회로를 보호합니다.

요약하자면, 계전기 코일과 병렬로 연결된 다이오드는 회로 내에서 발생하는 역기전력을 흡수하여 회로를 보호하는 중요한 역할을 합니다.

5. 증폭기의 출력전압은? 5점

6. T형 플립플롭에서 CP(Clock Pulse)가 1000Hz일때 세번째 FF의 Q출력 주파수는? 5점
7. 74XX00시리즈 IC TABLE에서 XX 5가지 IC의 속도, 동작전압 특성에 따른 것을 기입하시오. 5점 (74HC00,74LS00,74AC00,74ACT00,74F00)
8. 그림과 같은 상하 반전 펄스파형에서 펄스폭, 주파수 차이 등을 알수 있는 것을 무엇이라 하는가? 5점
9. BJT와 FET의 특징이 혼합해 나열되어 있다. FET의 특징에 해당하는 것을 고르시오. 5점

BJT(Bipolar Junction Transistor)

• 동작 원리:
  • BJT는 전류로 전류를 제어하는 트랜지스터입니다.
  • 베이스(Base)에 흐르는 작은 전류가 컬렉터(Collector)와 이미터(Emitter) 사이의 큰 전류를 제어합니다.
  • 전자와 정공 두 종류의 캐리어를 사용하여 전류를 형성하는 양극성 트랜지스터입니다.
• 특징:
  • 전류 증폭 능력이 뛰어납니다.
  • 스위칭 속도가 빠릅니다.
  • 입력 임피던스가 낮습니다.
  • 온도 변화에 민감합니다.
• 응용 분야:
  • 증폭 회로, 스위칭 회로, 전력 증폭기 등에 사용됩니다.

FET(Field-Effect Transistor)

• 동작 원리:
  • FET는 전압으로 전류를 제어하는 트랜지스터입니다.
  • 게이트(Gate)에 가해지는 전압이 소스(Source)와 드레인(Drain) 사이의 전류를 제어합니다.
  • 한 종류의 캐리어만 사용하여 전류를 형성하는 단극성 트랜지스터입니다.
• 특징:
  • 입력 임피던스가 매우 높습니다.
  • 온도 변화에 덜 민감합니다.
  • 소형화 및 집적화가 용이합니다.
  • 전력 소모가 적습니다.
• 응용 분야:
  • 디지털 회로, 아날로그 회로, 센서, 전력 제어 등에 사용됩니다.

BJT와 FET의 주요 차이점

• 제어 방식: BJT는 전류로 전류를 제어하고, FET는 전압으로 전류를 제어합니다.
• 캐리어 종류: BJT는 양극성 트랜지스터이고, FET는 단극성 트랜지스터입니다.
• 입력 임피던스: BJT는 입력 임피던스가 낮고, FET는 입력 임피던스가 매우 높습니다.
• 온도 민감도: BJT는 온도 변화에 민감하고, FET는 온도 변화에 덜 민감합니다.

이러한 차이점들로 인해 BJT와 FET는 각자의 특성에 맞는 다양한 응용 분야에서 사용됩니다.