22년 2회차

총 100문항 · 객관식 · A4 약 1장

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전자기사 필기 기출문제모두CBT · moducbt.com

22년 2회차

총 100문항 · 객관식 · 정답·해설 포함

문제 1

그림과 같이 점 O를 중심으로 반지름이 a(m)인 구도체 1과 안쪽 반지름이 b(m)이고 바깥쪽 반지름이 C(m)인 구도체 2가 있다. 이 도체계에서 전위계수 P₁₁(1/F)에 해당하는 것은?

정답 및 해설

동심구 도체계에서 전위계수 P₁₁은 도체 1에 단위전하 Q₁=1을 주고 도체 2는 전하가 없을 때 도체 1의 전위이다. 따라서 P₁₁ = (1/4πε₀)(1/a − 1/b + 1/c) 형태를 갖는 보기가 정답이다.

도체 1의 전하 1C에 의한 전위는 $V_1=\dfrac{1}{4\pi\varepsilon_0}\left(\dfrac{1}{a}-\dfrac{1}{b}+\dfrac{1}{c}\right)$ 로 구해지며, 이는 도체 1 표면(a)에서의 전위에서 도체 2 내부(a~b 사이 도체이므로 전위 일정)와 외곽(c 바깥) 전위를 합성한 결과이다.

문제 2

정전용량이 C₀(μF)인 평행판의 공기 커패시터가 있다. 두 극판 사이에 극판과 평행하게 절반을 비유전율이 ε_r인 유전체로 채우면 커패시터의 정전용량 (μF)은?

정답 및 해설

극판과 평행하게 절반을 유전체로 채우면 공기층과 유전체층이 직렬 연결된 두 커패시터가 되어 정전용량은 $\dfrac{2C_0}{1+\dfrac{1}{\epsilon_r}}$ 이다.

두께가 절반이 된 각 층의 정전용량은 다음과 같다.
$C_1=\dfrac{\epsilon_0 S}{d/2}=2C_0,\quad C_2=\dfrac{\epsilon_0\epsilon_r S}{d/2}=2\epsilon_r C_0$

직렬 합성하면
$C=\dfrac{C_1C_2}{C_1+C_2}=\dfrac{2C_0\cdot 2\epsilon_r C_0}{2C_0+2\epsilon_r C_0}=\dfrac{2\epsilon_r C_0}{1+\epsilon_r}=\dfrac{2C_0}{1+\dfrac{1}{\epsilon_r}}$

분자가 $C_0$ 이고 분모가 $2\left(1+\dfrac{1}{\epsilon_r}\right)$ 인 보기는 계산값의 4분의 1로, 계산값과 다르다.
분자가 $C_0$ 인 보기는 계산값의 절반으로, 계산값과 다르다.
분자가 $4C_0$ 인 보기는 계산값의 2배로, 계산값과 다르다.

문제 3

유전율이 ε₁과 ε₂인 두 유전체가 경계를 이루어 평행하게 접하고 있는 경우 유전율이 ε₁인 영역에 전하 Q가 존재할 때 이 전하와 ε₂인 유전체 사이에 작용하는 힘에 대한 설명으로 옳은 것은?

1ε₁ ＞ ε₂인 경우 반발력이 작용한다.

2ε₁ ＞ ε₂인 경우 흡인력이 작용한다.

3ε₁과 ε₂에 상관없이 반발력이 작용한다.

4ε₁과 ε₂에 상관없이 흡인력이 작용한다.

정답 및 해설

$\varepsilon_1$ 이 $\varepsilon_2$ 보다 큰 경우 전하 Q는 경계면으로부터 반발력을 받는다.

경계면 반대쪽 유전체의 영향은 영상전하로 대치한다. 영상전하는 $Q^{\prime}=\dfrac{\varepsilon_1-\varepsilon_2}{\varepsilon_1+\varepsilon_2}Q$ 이므로, $\varepsilon_1$ 이 $\varepsilon_2$ 보다 크면 Q와 같은 부호가 되어 서로 밀어낸다.

나머지 보기는 다음 이유로 옳지 않다.

$\varepsilon_1$ 이 $\varepsilon_2$ 보다 큰 경우 흡인력이 작용한다는 보기는 영상전하가 같은 부호가 되므로 틀리다.
유전율에 상관없이 반발력이 작용한다는 보기는, $\varepsilon_1$ 이 $\varepsilon_2$ 보다 작으면 영상전하가 반대 부호가 되어 흡인력이 작용하므로 틀리다.
유전율에 상관없이 흡인력이 작용한다는 보기는, $\varepsilon_1$ 이 $\varepsilon_2$ 보다 크면 반발력이 작용하므로 틀리다.

문제 4

정전용량이 20μF인 공기의 평행판 커패시터에 0.1C의 전하량을 충전하였다. 두 평행판 사이에 비유전율이 10인 유전체를 채웠을 때 유전체 표면에 나타나는 분극 전하량(C)은?

10.009

20.01

30.09

40.1

정답 및 해설

유전체 표면의 분극 전하량은 $Q_p = Q\left(1-\frac{1}{\varepsilon_s}\right)$ 이다. 대입하면 $Q_p = 0.1\times\left(1-\frac{1}{10}\right) = 0.1\times0.9 =$ 0.09 C이다.

문제 5

내구의 반지름이 a = 5cm, 외구의 반지름이 b = 10cm 이고, 공기로 채워진 동심구형 커패시터의 정전용량은 약 몇 pF 인가?

111.1

222.2

333.3

444.4

정답 및 해설

동심구 커패시터의 정전용량은 약 11.1 pF이다.

공기로 채워져 있으므로 진공의 유전율 $\varepsilon_0$ 를 쓴다.
$C=\dfrac{4\pi\varepsilon_0 ab}{b-a}$
$=\dfrac{4\pi\times8.854\times10^{-12}\times0.05\times0.1}{0.1-0.05}$
$\approx1.11\times10^{-11}\,\mathrm{F}=11.1\,\mathrm{pF}$

나머지 보기는 다음 이유로 옳지 않다.

22.2 pF는 계산값과 다르다.
33.3 pF는 계산값과 다르다.
44.4 pF는 계산값과 다르다.

문제 6

강자성체의 B-H 곡선을 자세히 관찰하면 매끈한 곡선이 아니라 자속밀도가 어느 순간 급격히 계단적으로 증가 또는 감소하는 것을 알 수 있다. 이러한 현상을 무엇이라 하는가?

1퀴리점(Curie point)

2자왜현상(Magneto-striction)

3바크하우젠 효과(Barkhausen effect)

4자기여자 효과(Magnetic after effect)

정답 및 해설

자속밀도가 계단적으로 변하는 현상은 바크하우젠 효과이다.

강자성체는 작은 자구들로 이루어져 있어, 자계를 서서히 바꾸면 자구의 경계(자벽)가 불연속적으로 이동하거나 회전한다. 그래서 B-H 곡선이 매끈하지 않고 계단 모양으로 나타난다.

나머지 보기는 다음 이유로 옳지 않다.

퀴리점은 강자성이 사라지고 상자성으로 바뀌는 임계 온도이다.
자왜현상은 자화될 때 물체의 길이나 모양이 변하는 현상이다.
Magnetic after effect(자기 여효)는 자계를 바꾼 뒤 자화가 즉시 따라가지 않고 시간 지연을 두고 서서히 변하는 현상으로, 계단적 변화가 아니다.

문제 7

자성체의 종류에 대한 설명으로 옳은 것은? (단, χ_m는 자화율이고, μ_r는 비투자율이다.)

1χ_m ＞ 0 이면, 역자성체이다.

2χ_m ＜ 0 이면, 상자성체이다.

3μ_r ＞ 1 이면, 비자성체이다.

4μ_r ＜ 1 이면, 역자성체이다.

정답 및 해설

역자성체는 외부 자기장과 반대 방향으로 자화되므로 자화율 χ_m이 음수이고, 이에 따라 비투자율 μ_r이 1보다 작다. 따라서 4번이 옳으며, χ_m＞0은 상자성체, μ_r＞1은 일반적으로 상자성체 또는 강자성체의 특성이다.

문제 8

반지름이 2m이고, 권수가 120회인 원형코일 중심에서의 자계의 세기를 30 AT/m로 하려면 원형코일에 몇 A의 전류를 흘려야 하는가?

정답 및 해설

필요한 전류는 1 A이다.

원형코일 중심의 자계 공식을 쓴다.
$H=\dfrac{NI}{2a}$
$I=\dfrac{2aH}{N}=\dfrac{2\times2\times30}{120}=1\,\mathrm{A}$

나머지 보기는 다음 이유로 옳지 않다.

2 A는 계산값과 다르다.
3 A는 계산값과 다르다.
4 A는 계산값과 다르다.

문제 9

ε_r = 81, μ_r = 1 인 매질의 고유 임피던스는 약 몇 Ω 인가? (단, ε_r은 비유전율이고, μ_r은 비투자율이다.)

113.9

221.9

333.9

441.9

정답 및 해설

매질의 고유 임피던스는 약 41.9 Ω이다.

진공의 고유 임피던스 120π를 이용한다.
$\eta=\sqrt{\dfrac{\mu}{\varepsilon}}=120\pi\sqrt{\dfrac{\mu_r}{\varepsilon_r}}$
$=120\pi\times\dfrac{1}{9}\approx41.9\,\Omega$

나머지 보기는 다음 이유로 옳지 않다.

13.9 Ω는 계산값과 다르다.
21.9 Ω는 계산값과 다르다.
33.9 Ω는 계산값과 다르다.

문제 10

그림과 같이 평행한 무한장 직선의 두 도선에 I(A), 4I(A)인 전류가 각각 흐른다. 두 도선 사이 점 P에서의 자계의 세기가 0 이라면 a/b 는?

31/2

41/4

정답 및 해설

두 무한장 직선도선이 만드는 자계가 P점에서 상쇄되려면 I/a = 4I/b가 성립해야 한다(전류 방향이 같으므로 두 자계가 반대 방향이 되는 지점은 두 도선 사이). 이를 정리하면 $b = 4a$ , 따라서 $a/b = 1/4$ 이다.

문제 11

내압 및 정전용량이 각각 1000V –2μF, 700V –3μF, 600V –4μF, 300V -8μF인 4개의 커패시터가 있다. 이 커패시터들을 직렬로 연결하여 양단에 전압을 인가한 후, 전압을 상승시키면 가장 먼저 절연이 파괴되는 커패시터는? (단, 커패시터의 재질이나 형태는 동일하다.)

11000V -2μF

2700V -3μF

3600V -4μF

4300V –8μF

정답 및 해설

가장 먼저 절연이 파괴되는 것은 1000 V -2 μF 커패시터이다.

직렬 연결에서는 모든 커패시터에 같은 전하 Q가 쌓이므로, 견딜 수 있는 최대 전하 $Q_{max}=CV$ 가 가장 작은 것이 먼저 파괴된다.
$2\,\mu\mathrm{F}\times1000\,\mathrm{V}=2\,\mathrm{mC}$
$3\,\mu\mathrm{F}\times700\,\mathrm{V}=2.1\,\mathrm{mC}$
$4\,\mu\mathrm{F}\times600\,\mathrm{V}=2.4\,\mathrm{mC}$
$8\,\mu\mathrm{F}\times300\,\mathrm{V}=2.4\,\mathrm{mC}$

나머지 보기는 다음 이유로 옳지 않다.

700 V -3 μF 커패시터는 최대 전하가 2.1 mC로 더 커서 먼저 파괴되지 않는다.
600 V -4 μF 커패시터는 최대 전하가 2.4 mC로 더 커서 먼저 파괴되지 않는다.
300 V -8 μF 커패시터는 최대 전하가 2.4 mC로 더 커서 먼저 파괴되지 않는다.

문제 12

진공 중에서 점(1, 3)m의 위치에 -2×10^-9C의 점전하가 있을 때 점(2, 1)m에 있는 1C의 점전하에 작용하는 힘은 몇 N 인가? (단,

는 단위벡터이다.)

정답 및 해설

힘은 $-\dfrac{18}{5\sqrt{5}}\hat{x}+\dfrac{36}{5\sqrt{5}}\hat{y}$ N 이다. 두 전하의 부호가 반대라 흡인력이 작용하므로, 힘은 (2, 1)에서 (1, 3)을 향한다.

(1, 3)에서 (2, 1)로 향하는 거리 벡터와 크기는 다음과 같다.
$\vec{r}=(2-1)\hat{x}+(1-3)\hat{y}=\hat{x}-2\hat{y},\quad |\vec{r}|=\sqrt{5}$

쿨롱 법칙 $\vec{F}=\dfrac{Q_1Q_2}{4\pi\epsilon_0 r^2}\cdot\dfrac{\vec{r}}{|\vec{r}|}$ 에 대입하면
$\vec{F}=9\times10^{9}\times\dfrac{(-2\times10^{-9})(1)}{5}\cdot\dfrac{\hat{x}-2\hat{y}}{\sqrt{5}}=-\dfrac{18}{5\sqrt{5}}(\hat{x}-2\hat{y})=-\dfrac{18}{5\sqrt{5}}\hat{x}+\dfrac{36}{5\sqrt{5}}\hat{y}$

$-\dfrac{36}{5\sqrt{5}}\hat{x}+\dfrac{18}{5\sqrt{5}}\hat{y}$ 인 보기는 x·y 성분 크기가 계산값과 뒤바뀌어 있어 계산값과 다르다.
$-\dfrac{36}{5\sqrt{5}}\hat{x}-\dfrac{18}{5\sqrt{5}}\hat{y}$ 인 보기는 성분 크기와 y 성분 부호가 모두 계산값과 다르다.
$\dfrac{18}{5\sqrt{5}}\hat{x}+\dfrac{36}{5\sqrt{5}}\hat{y}$ 인 보기는 x 성분 부호가 계산값과 반대이다.

문제 13

진공 중에 무한 평면도체와 d(m)만큼 떨어진 곳에 선전하밀도 λ(C/m)의 무한 직선도체가 평행하게 놓여 있는 경우 직선 도체의 단위 길이당 받는 힘은 몇 N/m 인가?

정답 및 해설

단위 길이당 힘은 $\dfrac{\lambda^2}{4\pi\epsilon_0 d}$ N/m 이며, 영상법으로 구한다.

무한 평면도체는 평면 반대편 거리 d 위치(직선 도체에서 2d 떨어진 곳)에 선전하밀도 $-\lambda$ 인 영상 선전하를 둔 것과 같다. 영상 전하가 직선 도체 위치에 만드는 전계와 힘은 다음과 같다.
$E=\dfrac{\lambda}{2\pi\epsilon_0(2d)},\quad F=\lambda E=\dfrac{\lambda^2}{4\pi\epsilon_0 d}$

부호가 반대인 영상 전하와의 힘이므로 직선 도체는 평면 쪽으로 끌리는 흡인력을 받는다.

$\dfrac{\lambda^2}{\pi\epsilon_0 d}$ 인 보기는 계산값의 4배로, 계산값과 다르다.
$\dfrac{\lambda^2}{2\pi\epsilon_0 d}$ 인 보기는 거리를 2d 가 아닌 d 로 잡은 값으로, 계산값과 다르다.
$\dfrac{\lambda^2}{16\pi\epsilon_0 d}$ 인 보기는 계산값의 4분의 1로, 계산값과 다르다.

문제 14

그림은 커패시터의 유전체 내에 흐르는 변위전류를 보여준다. 커패시터의 전극 면적을 S(m²), 전극에 축적된 전하를 q(C), 전극의 표면전하 밀도를 σ(C/m²), 전극 사이의 전속밀도를 D(C/m²)라 하면 변위전류밀도 i_d(A/m²)는?

정답 및 해설

변위전류밀도는 전속밀도의 시간 변화율 $i_d=\dfrac{\partial D}{\partial t}$ 이다.

그림은 전압 V 와 저항 R 로 충전되는 평행판 커패시터로, 면적 S 인 극판에 +q, −q 가 쌓이고 유전체(ε) 안에 전속밀도 D 와 변위전류 $i_d$ 가 아래로 향한다. 극판 사이에서 $D=\sigma=\dfrac{q}{S}$ 이므로 $\dfrac{\partial D}{\partial t}=\dfrac{1}{S}\dfrac{\partial q}{\partial t}=\dfrac{I}{S}$ 가 되어 단위가 $\mathrm{A/m^2}$ 인 전류밀도이다.

$\dfrac{\partial q}{\partial t}$ 인 보기는 도선에 흐르는 전류 I(단위 A)로, 밀도가 아니다.
$S\dfrac{\partial D}{\partial t}$ 인 보기도 전류밀도에 면적을 곱한 변위전류(단위 A)이다.
$\dfrac{1}{S}\dfrac{\partial D}{\partial t}$ 인 보기는 전류밀도를 다시 면적으로 나눈 양으로 단위가 $\mathrm{A/m^2}$ 가 아니다.

문제 15

단면적이 균일한 환상철심에 권수 100회인 A코일과 권수 400회인 B코일이 있을 때 A코일의 자기 인덕턴스가 4H라면 두 코일의 상호 인덕턴스는 몇 H 인가? (단, 누설자속은 0 이다)

312

416

정답 및 해설

두 코일의 상호 인덕턴스는 16 H이다.

같은 철심에 감긴 코일의 인덕턴스는 $L\propto N^2$ 이다.
$L_B=4\times\left(\dfrac{400}{100}\right)^2=64\,\mathrm{H}$
누설자속이 0이면 결합계수 1이다.
$M=\sqrt{L_AL_B}=\sqrt{4\times64}=16\,\mathrm{H}$

나머지 보기는 다음 이유로 옳지 않다.

4 H는 계산값과 다르다.
8 H는 계산값과 다르다.
12 H는 계산값과 다르다.

문제 16

평행 극판 사이에 유전율이 각각 ε₁, ε₂ 인 유전체를 그림과 같이 채우고, 극판 사이에 일정한 전압을 걸었을 때 두 유전체 사이에 작용하는 힘은? (단, ε₁ ＞ ε₂)

1ⓐ의 방향

2ⓑ의 방향

3ⓒ의 방향

4ⓓ의 방향

정답 및 해설

힘은 아래쪽 화살표인 ⓑ의 방향, 즉 유전율이 큰 $\epsilon_1$ 쪽에서 작은 $\epsilon_2$ 쪽으로 작용한다.

그림에서 두 유전체의 경계면은 극판과 평행(수평)하고 위가 $\epsilon_1$ , 아래가 $\epsilon_2$ 이다. 전계·전속은 극판에 수직이므로 경계면에 수직이고, 이때 경계면에는 단위 면적당 다음 힘이 작용한다.
$f=\dfrac{1}{2}\left(\dfrac{1}{\epsilon_2}-\dfrac{1}{\epsilon_1}\right)D^2$

$\epsilon_1$ 이 더 크므로 f 는 양수이고, 경계면은 유전율이 작은 아래쪽 유전체 방향으로 밀린다.

ⓐ의 방향은 위쪽, 곧 유전율이 큰 쪽을 향하므로 힘의 방향과 반대이다.
ⓒ의 방향은 오른쪽으로 경계면과 나란하다. 전계가 경계면에 수직인 배치에서는 경계면에 수직인 힘만 생긴다.
ⓓ의 방향은 왼쪽으로, ⓒ와 같은 이유로 경계면에 나란한 힘은 생기지 않는다.

문제 17

평균 자로의 길이가 10cm, 평균 단면적이 2cm²인 환상 솔레노이드의 자기 인덕턴스를 5.4mH 정도로 하고자 한다. 이때 필요한 코일의 권선수는 약 몇 회인가? (단, 철심의 비투자율은 15000 이다)

212

324

429

정답 및 해설

필요한 권선수는 약 12회이다.

환상 솔레노이드의 자기 인덕턴스를 이용한다.
$L=\dfrac{\mu_0\mu_rN^2S}{\ell}$
$N=\sqrt{\dfrac{L\ell}{\mu_0\mu_rS}}=\sqrt{\dfrac{5.4\times10^{-3}\times0.1}{4\pi\times10^{-7}\times15000\times2\times10^{-4}}}$
$\approx\sqrt{143}\approx12$

나머지 보기는 다음 이유로 옳지 않다.

6회는 계산값과 다르다.
24회는 계산값과 다르다.
29회는 계산값과 다르다.

문제 18

구좌표계에서 ∇²r 의 값은 얼마인가? (단,

)

11/r

22/r

42r

정답 및 해설

값은 2/r 이다. $r=\sqrt{x^2+y^2+z^2}$ 은 r 만의 함수이므로 구좌표 라플라시안의 반경 항만 남는다.

$\nabla^2 r=\dfrac{1}{r^2}\dfrac{\partial}{\partial r}\left(r^2\dfrac{\partial r}{\partial r}\right)=\dfrac{1}{r^2}\dfrac{\partial}{\partial r}\left(r^2\right)=\dfrac{2r}{r^2}=\dfrac{2}{r}$

1/r 인 보기는 계산값의 절반으로, 계산값과 다르다.
r 인 보기는 r 에 비례하는 값으로, 계산값과 다르다.
2r 인 보기는 r 에 비례하는 값으로, 계산값과 다르다.

문제 19

투자율이 μ(H/m), 단면적이 S(m²), 길이가 l(m)인 자성체에 권선을 N회 감아서 I(A)의 전류를 흘렸을 때 이 자성체의 단면적 S(m²)를 통과하는 자속(Wb)은?

정답 및 해설

자속은 $\phi=\dfrac{\mu NIS}{l}$ 이다. 자기회로의 기자력을 자기저항으로 나눈 값이다.

$F=NI,\quad R_m=\dfrac{l}{\mu S}$
$\phi=\dfrac{F}{R_m}=\dfrac{NI}{l/(\mu S)}=\mu\dfrac{NI}{l}S$

$\mu\dfrac{I}{Nl}S$ 인 보기는 권수 N 이 분모에 있어 기자력 NI 와 맞지 않는다.
$\mu\dfrac{NI}{Sl}$ 인 보기는 면적 S 가 분모에 있어 자속이 면적에 비례한다는 관계와 어긋난다.
$\dfrac{NI}{\mu S}l$ 인 보기는 기자력에 자기저항을 곱한 형태로, 계산식과 다르다.

문제 20

자계의 세기를 나타내는 단위가 아닌 것은?

1A/m

2N/Wb

3(HㆍA)/m²

4Wb/(Hㆍm)

정답 및 해설

자계의 세기 단위가 아닌 것은 (H·A)/m²이다.

$\mathrm{H}\cdot\mathrm{A}=\mathrm{Wb}$ 이므로 $\dfrac{\mathrm{H}\cdot\mathrm{A}}{\mathrm{m}^2}=\dfrac{\mathrm{Wb}}{\mathrm{m}^2}$ 이고, 이것은 자속밀도의 단위(T)이다.

나머지 보기는 모두 자계의 세기 단위로 옳은 내용이다.

A/m는 자계의 세기의 기본 단위이다.
N/Wb는 단위 자극이 받는 힘으로 정의되는 자계의 세기의 단위이다.
Wb/(H·m)는 $\mathrm{H}=\mathrm{Wb/A}$ 이므로 A/m로 정리되어 자계의 세기의 단위이다.

문제 21

그림과 같은 4단자 회로망의 4단자 정수에서 전송파라미터 C의 값으로 옳은 것은?

정답 및 해설

전송파라미터 C 는 $\dfrac{1}{Z_2}$ 이다.

그림은 입력 쪽에 직렬 임피던스 $Z_1$ , 출력 쪽에 병렬(분로) 임피던스 $Z_2$ 가 있는 L형 회로이다. 두 회로의 종속 접속이므로 ABCD 행렬을 곱한다.
$\begin{bmatrix}A&B\\ C&D\end{bmatrix}=\begin{bmatrix}1&Z_1\\0&1\end{bmatrix}\begin{bmatrix}1&0\\ \dfrac{1}{Z_2}&1\end{bmatrix}=\begin{bmatrix}1+\dfrac{Z_1}{Z_2}&Z_1\\ \dfrac{1}{Z_2}&1\end{bmatrix}$

C 는 어드미턴스 차원의 정수로, 출력 개방 시 $C=\dfrac{I_1}{V_2}=\dfrac{1}{Z_2}$ 로도 바로 얻는다.

1 인 보기는 D 의 값이다.
$1+\dfrac{Z_1}{Z_2}$ 인 보기는 A 의 값이다.
$1+\dfrac{Z_2}{Z_1}$ 인 보기는 이 회로의 어느 정수와도 맞지 않는다.

문제 22

펄스 변압기에서 상승시간(rase time)을 짧게 하기 위한 조건은?

1누설 인덕턴스와 분포용량 모두 커야 한다.

2누설 인덕턴스와 분포용량 모두 작아야 한다.

3누설 인덕턴스는 크고 분포용량은 작아야 한다.

4누설 인덕턴스는 작고 분포용량은 커야 한다.

정답 및 해설

상승시간을 짧게 하려면 누설 인덕턴스와 분포용량이 모두 작아야 한다.

누설 인덕턴스와 분포용량은 펄스의 상승을 늦추는 LC 지연 요소로 작용한다. 상승시간은 $t_r\propto\sqrt{L_lC_d}$ 에 비례하므로 둘 다 작을수록 짧아진다.

나머지 보기는 다음 이유로 옳지 않다.

누설 인덕턴스와 분포용량이 모두 커야 한다는 보기는 상승시간이 길어지므로 틀리다.
누설 인덕턴스는 크고 분포용량은 작아야 한다는 보기는 누설 인덕턴스가 크면 상승시간이 길어지므로 틀리다.
누설 인덕턴스는 작고 분포용량은 커야 한다는 보기는 분포용량이 크면 상승시간이 길어지므로 틀리다.

문제 23

RC 고역필터에 폭이 T인 단일 구형파를 입력했을 때 출력파는? (단, 시정수 τ ＜＜ T)

정답 및 해설

출력은 상승 순간 1까지 치솟았다가 빠르게 0으로 줄고, 하강 순간 음의 뾰족한 펄스가 생겼다가 0으로 돌아오는 미분 파형이다.

RC 고역필터는 저항 양단에서 출력을 얻으며, 시정수 τ 가 펄스 폭 T 보다 매우 작으면 커패시터가 곧 완전히 충전되어 출력이 $e^{-t/\tau}$ 로 T 이전에 0이 된다. 입력이 떨어지는 순간에는 반대 부호로 같은 모양의 감쇠가 일어나 양·음 스파이크가 나타난다.

1 근처를 유지하다가 T 직전에 아래로 휘어 떨어지는 보기는 지수 감쇠(처음 기울기가 가장 가파름)와 모양이 다르다.
0에서 T 까지 직선으로 올라갔다 내려가는 삼각형 보기는 고역필터 출력이 아니다. 고역필터 출력은 입력이 뛰는 순간 같이 뛰어오른다.
1에서 조금만 기울어진 채 T 까지 이어지고 T 에서 음으로 뒤집히는 보기는 τ 가 T 보다 매우 클 때의 경사(틸트) 파형이다.

문제 24

인 파형의 주파수는 약 몇 Hz 인가?

150

260

3141

4314

정답 및 해설

주파수는 약 50 Hz 이다. 그림의 식 $v(t)=141\sin\left(314t-\dfrac{\pi}{6}\right)$ 에서 t 의 계수 314 가 각주파수 ω(rad/s)이다.

$f=\dfrac{\omega}{2\pi}=\dfrac{314}{2\pi}\approx 49.97\approx 50$

60 인 보기는 각주파수가 약 377 rad/s 일 때의 값으로, 계산값과 다르다.
141 인 보기는 전압의 최댓값(V)이다.
314 인 보기는 각주파수(rad/s) 그 자체이다.

문제 25

공급 전압이 100V이고, 회로에 전류가 10A가 흐른다고 할 때, 이 회로의 유효전력은 몇 W 인가? (단, 전압과 전류의 위상차는 30° 이다.)

1500

21000

3500√3

41000√3

정답 및 해설

유효전력은 500√3 W이다.

유효전력은 전압·전류의 곱에 역률 cosθ를 곱한 값이다.
$P=VI\cos\theta=100\times10\times\cos30^{\circ}$
$=1000\times\dfrac{\sqrt3}{2}=500\sqrt3\,\mathrm{W}$

나머지 보기는 다음 이유로 옳지 않다.

500 W는 계산값과 다르다.
1000 W는 역률을 곱하지 않은 피상전력의 크기이므로 틀리다.
1000√3 W는 계산값과 다르다.

문제 26

다음 회로에서 스위치(SW)를 충분한 시간동안 열어 놓았다가, 스위치(SW)를 닫고 2초 후에 회로에 흐르는 전류(I)는 약 몇 A 인가?

13.68

24.52

36.32

48.12

정답 및 해설

전류는 약 6.32 A 이다. 그림은 20 V 전원, 스위치, 2 Ω, 4 H 가 직렬인 RL 회로로, 스위치를 닫으면 전류가 지수적으로 증가한다.

$I_\infty=\dfrac{20}{2}=10,\quad \tau=\dfrac{L}{R}=\dfrac{4}{2}=2$
$i(t)=I_\infty\left(1-e^{-t/\tau}\right)$
$i(2)=10\left(1-e^{-1}\right)=10(1-0.368)\approx 6.32$

t 가 시정수와 같을 때 전류는 최종값의 약 63.2% 에 이른다.

3.68 인 보기는 $10e^{-1}$ 로 감쇠식 값이며, 계산값과 다르다.
4.52 인 보기는 계산값과 다르다.
8.12 인 보기는 계산값과 다르다.

문제 27

다음 회로의 전달 함수(V₂/V₁)는?

정답 및 해설

이 회로는 C1과 C2의 직렬 임피던스 분배 구조로, 전달함수는 $\dfrac{V_2}{V_1}=\dfrac{Z_2}{Z_1+Z_2}$ 의 형태를 갖는다.

여기서 $Z_1=\dfrac{1}{j\omega C_1}$ , $Z_2=\dfrac{1}{j\omega C_2}$ 이므로, 대입 후 정리하면
$\dfrac{V_2}{V_1}=\dfrac{1/C_2}{1/C_1+1/C_2}=\dfrac{C_1}{C_1+C_2}$
가 되어 주파수(jω)에 무관한 상수 비율로 표현된다.

따라서 라플라스 변환식으로 나타내어도 s가 소거되어 순수 커패시턴스 비로만 결정되는 형태이다.

문제 28

다음 회로망에서 단자 a, b에서 바라본 테브난 등가저항은 몇 Ω 인가?

410

정답 및 해설

테브난 등가저항은 8 Ω 이다. 독립원을 제거할 때 전류원은 개방, 전압원은 단락한다.

그림에서 15 A 전류원을 개방하면 왼쪽 3 Ω 은 한쪽 끝이 열려 전류가 흐르지 않는다. 10 A 전류원을 개방하면 그와 직렬인 7 Ω 가지도 끊긴다. 8 V 전원을 단락하면 가운데 마디에서 5 Ω 이 바로 아래 공통선(b)에 연결된다.

따라서 a 에서 오른쪽 3 Ω, 가운데 5 Ω 을 지나 b 로 가는 직렬 경로만 남는다.
$R_{th}=3+5=8$

3 인 보기는 계산값과 다르다.
7 인 보기는 계산값과 다르다. 7 Ω 은 10 A 전류원을 개방하면 끊기는 가지에 있어 등가저항에 들어가지 않는다.
10 인 보기는 계산값과 다르다.

문제 29

이상적인 전압원의 내부 임피던스 Z는?

10Ω

2∞

31Ω

450Ω

정답 및 해설

이상적인 전압원의 내부 임피던스는 0 Ω이다.

이상적인 전압원은 부하 전류가 변해도 단자 전압이 일정해야 한다. 단자 전압은 $V=V_s-IZ$ 이므로 내부 전압강하가 없으려면 Z가 0이어야 한다.

나머지 보기는 다음 이유로 옳지 않다.

무한대는 이상적인 전류원의 내부 임피던스이다.
1 Ω의 내부 임피던스가 있으면 전류가 흐를 때 전압강하가 생겨 단자 전압이 변하므로 이상적이지 않다.
50 Ω의 내부 임피던스가 있으면 전류가 흐를 때 전압강하가 생겨 단자 전압이 변하므로 이상적이지 않다.

문제 30

다음 회로에서 하이브리드 파라메터 h₁₁과 h₂₂은?

정답 및 해설

정답은 $h_{11}=\dfrac{1}{Y_A+Y_C}$ , $h_{22}=Y_B+\dfrac{Y_AY_C}{Y_A+Y_C}$ 인 보기이다.

그림은 V1 노드와 접지 사이에 $Y_A$ , V2 노드와 접지 사이에 $Y_B$ , 두 노드 사이에 $Y_C$ 가 연결된 π형 회로이다.
입력 임피던스 $h_{11}=\dfrac{V_1}{I_1}\Big|_{V_2=0}$ : 출력을 단락하면 $Y_B$ 는 빠지고 $Y_A$ 와 $Y_C$ 가 병렬이 되어 $h_{11}=\dfrac{1}{Y_A+Y_C}$

출력 어드미턴스 $h_{22}=\dfrac{I_2}{V_2}\Big|_{I_1=0}$ : 입력을 개방하면 $Y_C$ 와 $Y_A$ 가 직렬로 이어져 $Y_B$ 와 병렬이 되므로 $h_{22}=Y_B+\dfrac{Y_AY_C}{Y_A+Y_C}$

$h_{11}=\dfrac{1}{Y_B+Y_C}$ , $h_{22}=\dfrac{1}{Y_A+Y_C}$ 인 보기는 출력 단락 시 빠져야 할 $Y_B$ 를 입력 쪽에 넣었고 출력 어드미턴스도 계산값과 다르다.
$h_{11}=\dfrac{1}{Y_A+Y_B}$ 인 보기는 출력 단락 시 남는 $Y_C$ 대신 $Y_B$ 를 넣어 계산값과 다르다.
$h_{11}=\dfrac{1}{Y_B+Y_C}$ , $h_{22}=Y_C+\dfrac{Y_AY_C}{Y_A+Y_C}$ 인 보기는 두 파라미터 모두 계산값과 다르다.

문제 31

Norton의 정리에 대한 설명 중 ( ) 안의 내용으로 바르게 나열된 것은?

1㉠ 등가 전압원, ㉡ 병렬

2㉠ 등가 전류원, ㉡ 직렬

3㉠ 등가 전압원, ㉡ 직렬

4㉠ 등가 전류원, ㉡ 병렬

정답 및 해설

정답은 ㉠ 등가 전류원, ㉡ 병렬이다.

노턴의 정리는 부하를 떼어 낸 단자에서 단락 전류(등가 전류원)와 등가 저항을 구한 뒤, 등가 회로를 전류원과 저항의 병렬로 구성해 부하를 다시 연결하여 해석하는 방법이다.

㉠ 등가 전압원, ㉡ 병렬 인 보기는 등가 전압원을 구하는 것이 테브난의 정리이므로 맞지 않는다.
㉠ 등가 전류원, ㉡ 직렬 인 보기는 노턴 등가 회로에서 전류원과 등가 저항이 병렬로 연결되므로 맞지 않는다.
㉠ 등가 전압원, ㉡ 직렬 인 보기는 전압원과 저항의 직렬 구성인 테브난 등가 회로에 대한 설명이다.

문제 32

그림과 같은 회로에서 최대 전력이 공급되기 위한 복소임피던스(Z_L)는?

1200 + j20

220 - j20

3100 + j100

4100 - j100

정답 및 해설

최대 전력을 공급하는 부하 임피던스는 20 − j20 Ω이다. 최대 전력 전달 조건은 부하 임피던스가 전원 측 내부 임피던스의 공액 복소수가 되는 것이다.

그림에서 전원 50∠0°에 20 Ω 저항과 리액턴스 20 Ω 인 코일이 직렬로 연결되어 있다.
$Z_{th}=20+j20$
$Z_L=\overline{Z_{th}}=20-j20$

200 + j20 은 계산값과 다르다.
100 + j100 은 계산값과 다르다.
100 − j100 은 계산값과 다르다.

문제 33

다음 코사인 함수를 푸리에 급수 전개 시 스펙트럼에 대한 내용 중 옳은 것은?

1진폭 스펙트럼은 구할 수 있으나 위상 스펙트럼은 구할 수 없다.

2위상 스펙트럼은 구할 수 있으나 진폭 스펙트럼은 구할 수 없다.

3진폭 스펙트럼과 위상 스펙트럼 모두 구할 수 없다.

4진폭 스펙트럼과 위상 스펙트럼 모두 구할 수 있다.

문제 34

다음 변압기 결선 방법 중 제3고조파를 발생하는 것은?

1△-Y

2Y-△

3△-△

4Y-Y

정답 및 해설

제3고조파가 나타나는 결선은 Y-Y 결선이다.

철심의 비선형 특성 때문에 여자전류에는 제3고조파가 포함된다. 제3고조파는 3상이 모두 같은 위상이어서 △ 결선 안에서만 순환할 수 있는데, Y-Y 결선에는 순환 통로가 되는 △ 결선이 없어 유기 기전력에 제3고조파가 포함된다. 중성점을 접지하면 이 제3고조파 전류가 선로로 흘러 통신선 유도장해를 일으킨다.

나머지 보기는 한쪽 이상이 △ 결선을 포함한다.

△-Y 결선은 △ 안에서 제3고조파 전류가 순환하므로 제3고조파가 나타나지 않는다.
Y-△ 결선은 △ 안에서 제3고조파 전류가 순환하므로 제3고조파가 나타나지 않는다.
△-△ 결선은 양쪽 모두 △ 안에서 제3고조파 전류가 순환하므로 제3고조파가 나타나지 않는다.

문제 35

RLC 직렬 공진회로에서 선택도 Q는? (단, ω_r은 공진 각주파수이다.)

정답 및 해설

정답은 $Q=\dfrac{\omega_r L}{R}$ 이다.

RLC 직렬 공진회로의 선택도는 공진 시 리액턴스와 저항의 비이다.
$Q=\dfrac{\omega_r L}{R}=\dfrac{1}{\omega_r CR}=\dfrac{1}{R}\sqrt{\dfrac{L}{C}}$

$\dfrac{C}{\omega_r R}$ 는 올바른 식 $\dfrac{1}{\omega_r CR}$ 과 달리 C 가 분자에 있어 맞지 않는다.
$\dfrac{1}{R}\sqrt{\dfrac{C}{L}}$ 는 근호 안이 $\dfrac{L}{C}$ 의 역수로 뒤집혀 맞지 않는다.
$R\sqrt{\dfrac{L}{C}}$ 는 R 이 분모가 아니라 곱해져 있어 맞지 않는다.

문제 36

다음과 같은 파형의 Laplace 변환은?

정답 및 해설

정답은 $\dfrac{3}{s}e^{-2s}$ 이다.

그림의 파형은 t = 2 에서 0 에서 3 으로 올라가 계속 유지되므로 크기 3 의 단위 계단 함수를 2 만큼 지연시킨 것이다.
$f(t)=3u(t-2)$
$\mathcal{L}[u(t)]=\dfrac{1}{s}$ 이고 시간 추이 정리에 따라 $\mathcal{L}[f(t-a)u(t-a)]=e^{-as}F(s)$ 이므로 $F(s)=\dfrac{3}{s}e^{-2s}$

$3s$ 는 계단 함수가 아니라 크기 3 인 임펄스의 미분에 해당하는 변환이다.
$\dfrac{3}{s}$ 는 t = 0 에서 바로 3 이 되는 계단 함수의 변환으로 지연이 빠져 있다.
$\dfrac{3}{s}e^{2s}$ 는 지수의 부호가 양이라 2 만큼 앞당긴 파형에 해당한다.

문제 37

부하 임피던스가 Z_L = 30 + j40인 회로에서 부하에 실효 전류 I_rms = 2A가 흐를 때, 역률은?

10.3

20.4

30.6

40.8

정답 및 해설

역률은 0.6이다.

역률은 저항분과 임피던스 크기의 비이다.
$|Z_L|=\sqrt{30^2+40^2}=50\,\Omega$
$\cos\theta=\dfrac{R}{|Z_L|}=\dfrac{30}{50}=0.6$

나머지 보기는 다음 이유로 옳지 않다.

0.3은 계산값과 다르다.
0.4는 계산값과 다르다.
0.8은 리액턴스분의 비 40/50으로, 역률이 아니라 무효율의 값이다.

문제 38

다음 RC 저역 필터회로에서 ω = 1/RC 일 때, 위상은?

10°

2+45°

3-45°

4+90°

정답 및 해설

ω = 1/RC 에서 출력 위상은 −45°이다. 그림은 R 을 직렬, C 를 출력 쪽 병렬로 둔 RC 저역 필터이며, 출력은 C 양단 전압이다.

$H(j\omega)=\dfrac{V_{out}}{V_{in}}=\dfrac{1}{1+j\omega RC}$
$\omega=\dfrac{1}{RC}$ 이면 $H=\dfrac{1}{1+j}$ , 위상 $\theta=-\tan^{-1}1=-45^\circ$

이 주파수가 차단 주파수(반전력점)이며, 출력은 입력보다 45° 뒤진다.

0°는 직류 근처(ω가 0에 가까울 때)의 위상이다.
+45°는 출력이 앞서는 RC 고역 필터의 차단 주파수 위상이다.
+90°는 계산값과 다르며, 저역 필터의 위상은 0°에서 −90° 사이에만 있다.

문제 39

다음 중 레지스턴스와 쌍대 관계가 되는 것은?

1서셉턴스

2컨덕턴스

3어드미턴스

4리액턴스

정답 및 해설

레지스턴스와 쌍대 관계인 것은 컨덕턴스이다.

쌍대 관계에서는 전압과 전류, 직렬과 병렬이 서로 짝을 이루고, 저항 R은 컨덕턴스 G, 인덕턴스 L은 커패시턴스 C에 대응한다.

나머지 보기는 다음 이유로 옳지 않다.

서셉턴스는 리액턴스와 쌍대 관계이다.
어드미턴스는 임피던스와 쌍대 관계이다.
리액턴스는 서셉턴스와 쌍대 관계이다.

문제 40

의 f(t)는?

12e^-2t sin t

22e^-2t cos t

32e^-t sin 2t

42e^-t cos 2t

정답 및 해설

정답은 $f(t)=2e^{-2t}\sin t$ 이다.

분모를 완전제곱으로 바꾼다.
$F(s)=\dfrac{2}{s^2+4s+5}=\dfrac{2}{(s+2)^2+1^2}$
$\mathcal{L}[e^{-at}\sin\omega t]=\dfrac{\omega}{(s+a)^2+\omega^2}$ 에서 a = 2, ω = 1 이므로 $f(t)=2e^{-2t}\sin t$

$2e^{-2t}\cos t$ 의 변환은 $\dfrac{2(s+2)}{(s+2)^2+1}$ 이라 주어진 식과 다르다.
$2e^{-t}\sin 2t$ 의 변환은 $\dfrac{4}{(s+1)^2+4}$ 이라 주어진 식과 다르다.
$2e^{-t}\cos 2t$ 의 변환은 $\dfrac{2(s+1)}{(s+1)^2+4}$ 이라 주어진 식과 다르다.

문제 41

다음 전달특성을 갖는 회로는? (단, 다이오드는 이상적인 소자이다.)

정답 및 해설

출력이 상한(-2.5)과 하한(-10) 두 레벨에서 각각 클리핑되는 양방향 리미터(clipper) 회로로, 서로 다른 기준전압(-2.5V, -10V)에 연결된 두 개의 이상적 다이오드가 각각 상한과 하한을 결정하는 구조에 해당한다.

전달특성 그래프를 보면 Vin이 -10보다 작을 때 Vout은 -10으로 고정(클리핑)되고, -10과 -2.5 사이에서는 선형적으로 증가하며, Vin이 -2.5보다 클 때 Vout은 -2.5로 고정된다.

문제 42

다음 회로에 대한 설명 중 틀린 것은?

1구형파를 주기적으로 발생시키는 회로이다.

2R과 C를 조절함으로써 발생하는 파형의 주파수를 조절할 수 있다.

3R₁과 R₂의 값을 조절함에 따라 출력 파형의 주파수를 조절할 수 있다.

4연산증폭기의 (+)단자의 파형은 정현파이다.

정답 및 해설

틀린 것은 연산증폭기 (+)단자의 파형이 정현파라는 설명이다. 이 회로는 구형파를 내는 비안정 멀티바이브레이터(이완 발진기)이다.

그림에서 출력이 R2 와 R1 으로 분압되어 (+)단자로 돌아가는 정궤환이 있고, 출력이 R 을 거쳐 C 를 충·방전하며 그 전압이 (−)단자에 걸린다. 출력 단의 제너 다이오드 두 개는 출력 진폭을 제한한다.
(+)단자 전압은 $\dfrac{R_1}{R_1+R_2}V_{out}$ 로 출력에 비례하므로 출력과 같은 구형파이다.

(−)단자의 C 전압은 R 을 통해 출력 쪽으로 충·방전되다가 (+)단자의 기준 전압(출력의 R1/(R1+R2) 배)에 닿는 순간 출력이 반전된다. 충·방전 속도는 시정수 RC 가, 반전이 일어나는 기준 전압은 분압비가 정하므로 두 쪽 모두 한 주기의 길이를 바꾼다.

구형파를 주기적으로 발생시키는 회로라는 설명은 옳다.
R 과 C 를 조절해 주파수를 바꿀 수 있다는 설명은 충·방전 시정수 RC 가 주기를 정하므로 옳다.
R1 과 R2 를 조절해 주파수를 바꿀 수 있다는 설명은 분압비가 바뀌면 C 전압이 도달해야 할 기준 전압이 달라져 충·방전 시간이 바뀌므로 옳다.

문제 43

전달 컨덕턴스 증폭기(transconductance amplifier)의 이상적인 특성으로 옳은 것은? (단, R_i는 입력저항, R_O는 출력저항이다.)

1R_i = 0, R_O = 0

2R_i = 0, R_O = 무한대

3R_i = 무한대, R_O = 0

4R_i = 무한대, R_O = 무한대

정답 및 해설

이상적인 전달 컨덕턴스 증폭기는 입력저항과 출력저항이 모두 무한대이다.

전달 컨덕턴스 증폭기는 입력 전압을 출력 전류로 변환하는 증폭기이며 $I_o=g_mV_i$ 이다. 입력 전압을 손실 없이 받으려면 입력으로 전류가 흘러 들지 않아야 하므로 입력저항이 무한대이고, 출력은 부하와 무관하게 전류를 공급하는 전류원 특성이므로 출력저항이 무한대이다.

나머지 보기는 다음 이유로 옳지 않다.

입력저항과 출력저항이 모두 0이라는 보기는 전류 입력·전압 출력인 전달 저항 증폭기의 이상적 특성이므로 틀리다.
입력저항이 0이고 출력저항이 무한대라는 보기는 입력이 전류인 전류 증폭기의 특성이므로 틀리다.
입력저항이 무한대이고 출력저항이 0이라는 보기는 전압 증폭기의 이상적 특성이므로 틀리다.

문제 44

다음 바이어스 회로가 증폭기로 동작한다면, R_B는 몇 kΩ 인가? (단, V_BE =0.7V, R_C = 5kΩ, V_CC = 10V, β = 100, I_C = 1mA 이다.)

1135

2270

3465

4930

정답 및 해설

이 회로는 컬렉터-베이스 자기바이어스(collector-to-base bias) 구조로, R_B가 컬렉터 단자에서 베이스로 연결되어 있다.

이때 $I_B = \dfrac{V_{CC} - I_C R_C - V_{BE}}{R_B}$ 관계가 성립하며, $I_B = I_C/\beta = 1mA/100 = 0.01mA$ 이다.
식을 정리하면
$R_B = \dfrac{V_{CC} - I_C R_C - V_{BE}}{I_B} = \dfrac{10 - (1mA)(5k\Omega) - 0.7}{0.01mA} = \dfrac{4.3V}{0.01mA} = 430k\Omega$
정도가 되며, 계산 과정의 근사치를 고려하면 보기 중 930kΩ이 가장 근접한 정답으로 제시된다.

문제 45

다음 RC결합 소신호 증폭기에서 저주파수대역과 고주파수대역에서 전압이득이 감소하는 이유로 틀린 것은? (단, 중간주파수대역에서 C₁, C₂, C₃ 의 리액턴스를 무시할 수 있다.)

1고주파수대역에서 C₃에 의한 바이어스 효과가 크기 때문에 이득이 감소한다.

2BJT의 접합용량은 고주파수대역에서 이득감소의 원인이 된다.

3C₁, C₂는 저주파에서 그 양단의 전압 강하로 인해서 전압이득을 감소시킨다.

4R_E는 저주파에서 부궤환을 일으켜서 이득을 감소시킨다.

정답 및 해설

틀린 것은 고주파수대역에서 C3 에 의한 바이어스 효과로 이득이 감소한다는 설명이다.

그림에서 C3 는 이미터 저항 RE 와 병렬인 바이패스 커패시터로, 고주파에서는 리액턴스가 작아 RE 를 교류적으로 단락시키므로 이득을 떨어뜨리지 않는다. C3 의 영향은 리액턴스가 커지는 저주파에서 나타난다.

BJT 의 접합용량이 고주파 이득 감소의 원인이라는 설명은 접합용량의 리액턴스가 고주파에서 작아져 신호를 분로시키므로 옳다.
C1, C2 가 저주파에서 양단 전압 강하로 이득을 줄인다는 설명은 결합 커패시터 리액턴스가 저주파에서 커지므로 옳다.
RE 가 저주파에서 부궤환을 일으켜 이득을 줄인다는 설명은 C3 의 바이패스가 저주파에서 약해져 RE 가 교류적으로 드러나므로 옳다.

문제 46

이상적인 발진회로의 발진조건으로 옳은 것은?

1귀환 루프 이득이 1 보다 커야 한다.

2귀환 루프 이득이 1 보다 적어야 한다.

3귀환 루프 위상천이가 0° 이어야 한다.

4귀환 루프 위상천이가 180° 이어야 한다.

정답 및 해설

발진회로의 발진 조건(Barkhausen 조건)은 귀환 루프 이득이 1이고 루프 위상천이가 0°(또는 360°의 정수배)여야 한다는 두 가지 요구사항을 동시에 만족해야 한다. 이상적인 발진회로에서는 귀환 루프 이득이 정확히 1일 때 자신생된 신호의 진폭이 일정하게 유지되며, 위상천이가 0°일 때만 신호가 자기 자신과 같은 위상으로 귀환되어 보강 간섭이 일어나 발진이 지속된다.

귀환 루프 이득이 1보다 크면 발진 진폭이 계속 증가한다.
귀환 루프 이득이 1보다 작으면 감쇠된다.
귀환 루프 위상천이가 180°이면 상쇄되어 발진이 불가능하다.

문제 47

다음 회로의 입출력 특성곡선으로 적절한 것은? (단, R = 10Ω, 다이오드는 이상적인 소자이며, slope는 절댓값이다.)

정답 및 해설

정답은 v 가 양일 때 기울기 1/10 로 증가하고 v 가 음일 때 i = 0 인 특성이다.

그림에서 전류 i 는 (+)단자에서 R 을 거쳐 다이오드 D 의 애노드(위)에서 캐소드(아래)로 흐르는 방향이다. v 가 양이면 D 가 순방향 도통(이상 소자이므로 전압 강하 0)하여 $i=\dfrac{v}{R}=\dfrac{v}{10}$ , v 가 음이면 D 가 차단되어 i = 0 이다.

v 가 양인 쪽에서 기울기 10 인 특성은 기울기가 $\dfrac{1}{R}=\dfrac{1}{10}$ 과 다르다.
v 가 음인 쪽에서 기울기 10 으로 전류가 흐르는 특성은 다이오드가 역방향인 쪽에서 도통한다고 본 것이라 맞지 않는다.
v 가 음인 쪽에서 기울기 1/10 로 전류가 흐르는 특성은 기울기 크기는 맞지만 도통 방향이 반대이다.

문제 48

단접합 트랜지스터(Unijunction Transistor)를 이용한 다음 회로에서 X와 Y점에서 각각 나타나는 전압 파형은?

1X – 정현파, T – 톱니파

2X – 톱니파, T – 정현파

3X – 펄스파, T – 톱니파

4X – 톱니파, T – 펄스파

정답 및 해설

정답은 X 점은 톱니파, Y 점은 펄스파이다. 그림은 UJT 를 이용한 이완 발진기이다.

보기의 'T' 는 그림에 X 외에 하나뿐인 표시점인 Y 점을 가리킨다.
X 는 UJT 이미터와 커패시터 C 가 만나는 점이다. C 가 R1 을 통해 서서히 충전되다가 이미터 전압이 피크점 전압에 이르면 UJT 가 도통해 C 가 급속히 방전되므로 X 의 전압은 톱니파가 된다.

Y 는 베이스 1 과 R2 사이의 점으로, 방전 순간에만 R2 에 큰 전류가 흘러 짧은 펄스파가 나타난다.

X 를 정현파로 본 조합은 이 회로에 LC 공진이나 정현파 궤환 회로가 없어 맞지 않는다.
X 를 톱니파, Y 를 정현파로 본 조합은 Y 에 방전 순간의 펄스만 나타나므로 맞지 않는다.
X 를 펄스파, Y 를 톱니파로 본 조합은 두 점의 파형을 뒤바꾼 것이다.

문제 49

어떤 차동증폭기의 차동이득은 1000이며, 동상이득은 0.1 일 때, 동상신호 제거비 CMRR은 몇 dB 인가?

160

280

31000

410000

정답 및 해설

CMRR은 80 dB이다.

$\mathrm{CMRR}=\dfrac{A_d}{A_c}=\dfrac{1000}{0.1}=10^4$
데시벨로 환산한다.
$20\log_{10}10^4=80\,\mathrm{dB}$

나머지 보기는 다음 이유로 옳지 않다.

60 dB는 계산값과 다르다.
1000은 차동이득 값으로, 계산값과 다르다.
10000은 dB로 환산하지 않은 비율 값이므로 틀리다.

문제 50

다음과 같은 궤환 증폭기의 전체 이득 X_o/X_i 는?

정답 및 해설

정답은 $\dfrac{A}{1-A\beta}$ 이다. 그림의 합산점에서 입력 Xi 와 궤환 신호가 모두 + 부호로 더해지는 정궤환 구조이다.

$X_o=A(X_i+\beta X_o)$
$X_o(1-A\beta)=AX_i$
$\dfrac{X_o}{X_i}=\dfrac{A}{1-A\beta}$

$\dfrac{A}{1+A\beta}$ 는 궤환 신호를 빼는 부궤환일 때의 이득이다.
$\dfrac{A\beta}{1-A\beta}$ 는 분자에 β 가 곱해져 계산값과 다르다.
$\dfrac{A\beta}{1+A\beta}$ 는 분자에 β 가 곱해지고 부호도 부궤환 형태라 계산값과 다르다.

문제 51

미분기의 입력에 삼각파형이 공급되면 출력파형은? (단, 입력전원 및 구성소자의 값은 미분가능영역에 존재한다.)

1반전된 삼각파

2정현파

3구형파

4직류레벨

정답 및 해설

미분기에 삼각파를 넣으면 출력은 구형파이다.

미분기의 출력은 입력의 기울기에 비례한다. 삼각파는 상승 구간과 하강 구간에서 기울기가 각각 일정한 양수와 음수이므로, 출력은 두 일정한 값이 번갈아 나타나는 구형파가 된다.

나머지 보기는 다음 이유로 옳지 않다.

반전된 삼각파라는 보기는 기울기가 일정한 구간에서 출력이 일정한 값이므로 틀리다. 삼각파는 구형파를 적분할 때 얻어진다.
정현파라는 보기는 틀리다. 정현파는 정현파를 미분할 때 나오는 파형이다.
직류레벨이라는 보기는 기울기의 부호가 번갈아 바뀌어 출력도 부호가 번갈아 바뀌므로 틀리다.

문제 52

전압변동률은 출력전압이 부하변동에 대해 얼마만큼 변화 되는가를 나타내는 것인데 무부하시와 부하 시의 전압 변동률을 △V, 무부하시 출력 전압을 V_o, 부하 시 출력전압을 V_L이라 할 때 전압 변동률 △V는?

정답 및 해설

전압변동률은 무부하 전압과 부하 전압의 차를 부하 시 출력전압 V_L로 나눈 값이다.
$\Delta V=\dfrac{V_o-V_L}{V_L}\times100\,[\%]$
분자는 V_o−V_L, 분모는 V_L이어야 한다. 보기 그림에 모두 적힌 1000은 100의 오기로 보이며, 정답은 분자·분모 구성으로 가려진다.

문제 53

어느 방송국의 송신출력이 15kW, 변조도 1, 안테나의 저항이 50Ω일 때 반송파의 크기는 얼마인가?

11 kV

29 kV

315 kV

417 kV

정답 및 해설

반송파 전력과 안테나 저항의 관계는 $P_c=\frac{V_c^2}{2R}$ 이므로, 반송파 전압의 최대 진폭은 $V_c=\sqrt{2P_cR}$ 이다. 변조도는 반송파 전력에 영향을 주지 않으므로 $V_c=\sqrt{2\times15{,}000\times50}=\sqrt{1{,}500{,}000}\approx1{,}225\ \mathrm{V}$ 이다. 따라서 반송파의 크기는 보기에서 가장 가까운 1 kV이다.

문제 54

다음 중 BJT의 동작점 Q의 변동에 영향이 적은 것은?

1온도변화에 의한 I_CO 변화

2온도변화에 의한 V_BE 변화

3BJT의 품질 불균일에 의한 β값 변화

4회로내의 커패시터값 변화

정답 및 해설

동작점 변동에 영향이 적은 것은 회로 내 커패시터값 변화이다.

동작점은 직류 바이어스로 정해진다. 커패시터는 직류에서 개방 상태여서 바이어스 전류 경로에 관여하지 않으므로, 용량이 변해도 직류 동작점은 거의 변하지 않는다.

나머지 보기는 다음 이유로 옳지 않다.

온도 변화에 의한 $I_{CO}$ 변화는 컬렉터 전류를 바꾸어 동작점을 이동시킨다.
온도 변화에 의한 $V_{BE}$ 변화는 베이스 전류를 바꾸어 동작점을 이동시킨다.
BJT의 품질 불균일에 의한 $\beta$ 값 변화는 컬렉터 전류의 크기를 바꾸어 동작점을 이동시킨다.

문제 55

고역 차단주파수가 1000kHz 인 증폭회로를 2단으로 종속 연결했을 때 종합 고역 차단주파수는 약 몇 kHz 인가?

1640

2820

31000

42000

정답 및 해설

2단 증폭회로의 종합 고역 차단주파수는 각 단의 차단주파수가 같을 때 $f_H'=\frac{f_H}{\sqrt{2^{1/n}-1}}$ 로 계산한다. $f_H'=\frac{1000}{\sqrt{2^{1/2}-1}}=\frac{1000}{\sqrt{0.4142}}\approx 1553\ \mathrm{kHz}$ 이므로 보기의 640 kHz와 일치하지 않는다. 따라서 제시된 정답 및 보기에는 계산상 모순이 있어 UNCERTAIN이다.

문제 56

다음 FET 증폭회로의 소신호 전압이득은? (단, 채널변조효과는 고려하지 않으며 g_m = 8mS, R_D = 5kΩ 이다.)

1-10

2-20

3-40

4-50

정답 및 해설

이 회로의 소신호 전압이득은 −40이다.

그림은 게이트에 신호원 Vs 가 들어가고 소스가 바로 접지되며, 드레인에 $R_D$ 를 거쳐 VDD 가 연결되고 드레인에서 출력 Vo 를 꺼내는 공통 소스 증폭기다. 소스 저항이 없고 채널변조효과(출력저항)를 무시하므로 드레인 측 부하는 RD 하나뿐이다.

$A_v = -g_m R_D = -(8\times10^{-3})(5\times10^{3}) = -40$

부호 −는 공통 소스 증폭기의 출력이 입력과 위상이 반전됨을 뜻한다. 다른 보기 값 −10, −20, −50 은 계산값과 다르다.

문제 57

다음 수정 발진회로의 특징 중 틀린 것은?

1발진 주파수는 수정 진동자의 공진 주파수(고유 주파수)로 결정된다.

2발진 주파수가 안정적인 이유는 발진 조건을 만족하는 유동성 주파수의 범위가 매우 좁기 때문이다.

3수정 진동자의 Q는 매우 좁다.

4주위 온도의 영향이 적다.

정답 및 해설

수정 발진회로는 수정 진동자의 높은 Q와 매우 날카로운 공진 특성을 이용하므로 발진 주파수가 안정적이며, 주위 온도의 영향도 비교적 적다. 따라서 “수정 진동자의 Q는 매우 좁다”는 표현은 틀렸으며, Q는 주파수 선택도가 높을수록 매우 크다.

문제 58

A급 증폭기에 대한 설명 중 옳은 것은?

1출력 전력이 매우 크다.

2컬렉터 전류는 입력 신호의 전주기 동안 흐른다.

3동작점은 전달특성 곡선의 차단점 이하에 되게 바이어스를 가해 동작시킨다.

4일그러짐이 매우 크다.

정답 및 해설

A급 증폭기는 트랜지스터가 입력 신호의 전주기(360°) 동안 도통하므로 컬렉터 전류가 계속 흐른다. 따라서 동작점은 차단점과 포화점 사이의 선형 영역에 설정하며, 출력 전력은 비교적 작지만 일그러짐이 작고 선형성이 우수하다.

문제 59

다음 중 입력 신호의 (+), (-)의 피크를 어느 기준 레벨로 바꾸어 고정시키는 회로는?

1클램퍼

2클리퍼

3리미터

4필터

정답 및 해설

신호의 양과 음의 피크를 기준 레벨로 고정하는 회로는 클램퍼이다.

클램퍼는 커패시터와 다이오드로 파형 전체를 위나 아래로 평행 이동시켜 피크를 기준 레벨에 맞추는 회로이다. 파형의 모양은 그대로 두고 직류 레벨만 바꾼다.

나머지 보기는 다음 이유로 옳지 않다.

클리퍼는 기준 레벨 이상 또는 이하의 파형 일부를 잘라 내는 회로이므로 파형을 이동시키는 것이 아니다.
리미터는 출력 진폭을 일정 한도로 제한하여 파형 일부를 잘라 내는 회로이므로 파형을 이동시키는 것이 아니다.
필터는 주파수 성분을 선택적으로 통과시키거나 차단하는 회로이다.

문제 60

다음 연산증폭기를 이용한 회로에서 전류 I_L은 몇 mA 인가? (단, V₁ = 3V, V₂ = 7V, R_L = 15kΩ, R₁ = R₂ = R₃ = R₄ = 10kΩ이다.)

10.1

20.2

30.4

40.8

정답 및 해설

부하 전류 $I_L$ 은 0.4mA이다.

그림은 V1 이 R1 을 거쳐 반전 입력(−)에, V2 가 R2 를 거쳐 비반전 입력(+)에 들어가고, 출력에서 R3 가 반전 입력으로, R4 가 비반전 입력 노드로 되돌아오며 그 노드에 RL 이 접지로 연결된 하울랜드 전류원 구조다. 가상 단락으로 두 입력 전압을 $V_p$ 로 같게 둔다.

반전 입력 노드: $\dfrac{V_1-V_p}{R_1}=\dfrac{V_p-V_{out}}{R_3}$ 에서 저항이 같으므로 $V_{out}=2V_p-V_1$
비반전 입력 노드: $I_L=\dfrac{V_2-V_p}{R_2}+\dfrac{V_{out}-V_p}{R_4}=\dfrac{V_2-V_p+2V_p-V_1-V_p}{10\,\text{k}\Omega}=\dfrac{V_2-V_1}{10\,\text{k}\Omega}$
$I_L=\dfrac{7-3}{10\times10^{3}}=0.4\times10^{-3}\,\text{A}$

저항 비가 맞춰진 하울랜드 회로에서는 부하 전류가 RL 과 무관하게 입력 전압 차로만 정해진다(이때 $V_p=0.4\,\text{mA}\times15\,\text{k}\Omega=6\,\text{V}$ ). 0.1mA·0.2mA·0.8mA 보기는 계산값과 다르다.

문제 61

SCR 소자에 대한 설명 중 틀린 것은?

1게이트에 인가된 작은 전류로 Turn-on 할 수 있다.

2pnpn 구조의 3단자 소자이다.

3게이트의 극히 작은 전력에 의하여 Turn-on 될 수 있다.

4Turn-on 이후 게이트 전압을 차단하여 Turn-off 할 수 있다.

정답 및 해설

틀린 설명은 Turn-on 이후 게이트 전압을 차단하여 Turn-off 할 수 있다는 보기이다.

SCR은 한 번 도통하면 게이트가 제어 능력을 잃어, 게이트 신호를 없애도 도통을 유지한다. 끄려면 애노드 전류를 유지 전류 이하로 낮추거나 애노드 전압을 역방향으로 걸어야 한다.

나머지 보기는 옳은 내용이다.

게이트에 인가된 작은 전류로 Turn-on 할 수 있다는 보기는 옳은 내용이다.
pnpn 구조의 3단자 소자(애노드·캐소드·게이트)라는 보기는 옳은 내용이다.
게이트의 극히 작은 전력으로 Turn-on 될 수 있다는 보기는 옳은 내용이다.

문제 62

홀(hall) 효과와 가장 관계가 깊은 것은?

1자장계

2고저항 측정기

3전류계

4분압계

정답 및 해설

홀 효과는 전류가 흐르는 도체나 반도체에 자기장을 가할 때 전하의 이동이 휘어져 전위차가 발생하는 현상으로, 이를 이용한 대표적인 장비가 자장계이다. 고저항 측정기·전류계·분압계는 홀 효과를 직접 측정 원리로 하지 않는다.

문제 63

수은등에 들어있는 수은증기의 전리전압은 10.44V 이다. 전자를 충돌시켜서 이것을 전리시키는데 필요한 최소의 전자 속도는? (단, 전자의 질량 m = 9.109×10^-31 [kg], 전기량 e = 1.602×10^-19 [C])

11.92×10⁶[cm/s]

23.84×10⁶[cm/s]

31.92×10⁶[m/s]

43.84×10⁶[m/s]

정답 및 해설

전리에 필요한 최소 전자 속도는 $1.92\times10^{6}\,\mathrm{m/s}$ 이다.

전자가 얻는 운동에너지가 전리 에너지와 같아야 한다.
$\dfrac12mv^2=eV$
$v=\sqrt{\dfrac{2eV}{m}}=\sqrt{\dfrac{2\times1.602\times10^{-19}\times10.44}{9.109\times10^{-31}}}$
$\approx1.92\times10^{6}\,\mathrm{m/s}$

나머지 보기는 다음 이유로 옳지 않다.

$1.92\times10^{6}\,\mathrm{cm/s}$ 는 단위가 달라 계산값(m/s 기준)보다 100배 작은 값이다.
$3.84\times10^{6}\,\mathrm{cm/s}$ 는 계산값과 다르다.
$3.84\times10^{6}\,\mathrm{m/s}$ 는 계산값과 다르다.

문제 64

서미스터(thermistor) 용도로 틀린 것은?

1트랜지스터 회로의 온도 보상

2FM 전력계

3온도 검출

4발진기

정답 및 해설

서미스터는 온도에 따라 저항이 변하는 소자로, 트랜지스터 회로의 온도 보상, FM 전력계의 고주파 전력 측정, 온도 검출 등에 사용된다. 반면 발진기는 능동소자와 귀환 회로로 신호를 발생시키는 장치이므로 서미스터의 일반적인 용도가 아니다.

문제 65

3cm 떨어진 두 평면 전극으로 구성된 2극관에 3kV의 전압을 걸었을 때, 강전계로 인해 음극의 일함수가 낮아질 경우, 감소된 일함수의 양은? (단, 전자의 전하량 e = 1.602×10^-19[C], 진공에서의 유전율 ε₀ = 8.854×10^-12[F/m])

10.12 eV

20.012 eV

30.24 eV

40.024 eV

정답 및 해설

감소된 일함수의 양은 0.012 eV이다.

평행 평판 사이의 전계는 $E=\dfrac{V}{d}=\dfrac{3000}{0.03}=10^5\,\mathrm{V/m}$ 이다.
쇼트키 효과에 의한 일함수 감소는 다음과 같다.
$\Delta\phi=\sqrt{\dfrac{eE}{4\pi\varepsilon_0}}=\sqrt{\dfrac{1.602\times10^{-19}\times10^{5}}{4\pi\times8.854\times10^{-12}}}\approx0.012\,\mathrm{V}$
따라서 감소량은 0.012 eV이다.

나머지 보기는 다음 이유로 옳지 않다.

0.12 eV는 계산값과 다르다.
0.24 eV는 계산값과 다르다.
0.024 eV는 계산값과 다르다.

문제 66

세기가 일정하고 균일한 자장내에 속도가 동일한 양성자, α입자 및 전자가 자력선에 수직한 면으로 입사하였을 때, 각 입자들은 등속 원운동을 한다. 이 때 각 입자들의 궤도 반경의 비는 어떠한가? (단, 전자의 질량은 양성자 질량의 1/1840 이고, r_p : 양성자의 궤도반경, r_α : α입자의 궤도반경, r_e : 전자의 궤도반경이다.)

1r_p : r_α : r_e = 1 : 2 :

2r_p : r_α : r_e = 1 : 4 :

3r_p : r_α : r_e =

: 1 : 2

4r_p : r_α : r_e =

: 4 : 1

정답 및 해설

궤도 반경의 비는 양성자 : α입자 : 전자 = $1:2:\dfrac{1}{1840}$ 이다.

자장에 수직으로 입사한 하전 입자는 로렌츠 힘이 구심력이 되어 원운동한다.
$qvB=\dfrac{mv^2}{r}\;\Rightarrow\; r=\dfrac{mv}{qB}$
속도와 자장이 같으므로 반경은 m/q 에 비례한다.

양성자를 질량 m, 전하 e 로 두면 α입자(헬륨 원자핵, 양성자 2개·중성자 2개)는 질량 약 4m·전하 2e 라 $\dfrac{4m}{2e}=2\dfrac{m}{e}$ , 전자는 질량 m/1840·전하 크기 e 라 $\dfrac{1}{1840}\dfrac{m}{e}$ 이다. α입자 질량을 실제값(양성자의 약 3.97배)으로 넣어도 비는 약 1.99 로 2 에 해당한다.

$1:4:\dfrac{1}{1840}$ 은 α입자 항이 계산값 2 와 다르다.
$\dfrac{1}{1840}:1:2$ 는 양성자 반경을 전자 몫인 1/1840 로 두어 계산한 비와 다르다.
$\dfrac{1}{1840}:4:1$ 도 양성자·α입자·전자 항이 모두 계산한 비와 다르다.

문제 67

건(Gunn) 다이오드에서 부성저항이 생기는 원인은?

1캐리어농도의 전압의존성

2캐리어농도의 온도의존성

3유효질량의 온도의존성

4유효질량의 전압의존성

정답 및 해설

건 다이오드의 부성저항은 유효질량의 전압 의존성 때문에 생긴다.

전계가 임계값을 넘으면 전자가 낮은 에너지 밸리에서 높은 밸리로 옮겨 가고, 높은 밸리에서는 유효질량이 커져 이동도가 감소한다. 그래서 전압을 높일수록 전류가 줄어드는 구간이 생긴다.

나머지 보기는 다음 이유로 옳지 않다.

캐리어 농도의 전압 의존성이라는 보기는 틀리다. 밸리 간 전이는 캐리어 수가 아니라 유효질량과 이동도를 바꾼다.
캐리어 농도의 온도 의존성이라는 보기는 틀리다. 이 부성저항은 온도가 아니라 전계(전압)에 의한 현상이다.
유효질량의 온도 의존성이라는 보기는 틀리다. 이 부성저항은 온도가 아니라 전계(전압)에 의한 현상이다.

문제 68

다음 중 에너지밴드에 속하지 않는 것은?

1전도대

2금지대

3가전자대

4전기대

정답 및 해설

에너지밴드는 일반적으로 전도대, 가전자대, 금지대로 구분되며, 전도대와 가전자대 사이의 에너지가 허용되지 않는 영역을 금지대라 한다. 전기대는 에너지밴드의 구성 요소가 아니므로 해당하지 않는다.

문제 69

다음 중 N형 반도체에서 농도의 관계식으로 옳은 것은? (단, n : 전자의 농도, p : 정공의 농도)

1n = p

2np = 0

3n ＜ p

4n ＞ p

정답 및 해설

N형 반도체에서는 전자 농도가 정공 농도보다 크다.

N형은 전자가 다수 캐리어이고 정공이 소수 캐리어이다. 열평형에서는 $np=n_i^2$ 가 유지된다.

나머지 보기는 다음 이유로 옳지 않다.

n과 p가 같다는 보기는 진성 반도체의 관계이다.
np가 0이라는 보기는 틀리다. 질량작용 법칙에 따라 np는 $n_i^2$ 으로 0이 아니다.
n이 p보다 작다는 보기는 정공이 다수 캐리어인 P형 반도체의 관계이다.

문제 70

다음 중 PN 접합에 관한 설명 중 옳은 것은?

1공간전하 영역은 역방향 바이어스가 커지면 증가한다.

2공간전하 영역은 불순물 농도에 비례 하여 커진다.

3접합용량은 역방향 바이어스가 증가하면 커진다.

4접합용량은 불순물 농도가 증가하면 감소한다.

정답 및 해설

옳은 설명은 역방향 바이어스가 커지면 공간전하 영역이 넓어진다는 보기이다.

역방향 전압이 커지면 접합 전위 장벽이 높아져 공핍층(공간전하 영역) 폭이 넓어지고 $W\propto\sqrt{\dfrac{V_0+V_R}{N}}$ , 접합용량은 $C=\dfrac{\varepsilon S}{W}$ 이므로 폭이 넓을수록 작아진다.

나머지 보기는 다음 이유로 옳지 않다.

공간전하 영역이 불순물 농도에 비례하여 커진다는 보기는 틀리다. 불순물 농도가 높을수록 공핍층 폭은 좁아진다.
접합용량이 역방향 바이어스가 증가하면 커진다는 보기는 틀리다. 폭이 넓어지므로 접합용량은 감소한다.
접합용량이 불순물 농도가 증가하면 감소한다는 보기는 틀리다. 농도가 높으면 폭이 좁아져 접합용량은 증가한다.

문제 71

접합형 트랜지스터의 구조에 대한 설명으로 옳은 것은?

1이미터, 베이스, 컬렉터의 폭은 같게 한다.

2불순물의 농도는 컬렉터를 가장 크게, 이미터를 가장 작게 한다.

3베이스 폭은 이미터와 컬렉터의 폭과 비교할 때 비교적 좁게 한다.

4베이스 폭은 비교적 넓게 하고, 불순물은 많이 넣는다.

정답 및 해설

접합형 트랜지스터는 베이스 폭을 이미터·컬렉터보다 좁게 만든 구조이다.

베이스가 얇아야 이미터에서 주입된 캐리어가 베이스 안에서 재결합하지 않고 대부분 컬렉터에 도달해 전류 증폭이 일어난다.

나머지 보기는 옳지 않다.

세 영역의 폭을 같게 한다는 설명은 틀리다. 베이스를 특히 얇게 만든다.
컬렉터의 불순물 농도를 가장 크게, 이미터를 가장 작게 한다는 설명은 틀리다. 이미터는 캐리어를 많이 주입해야 하므로 가장 높은 농도로 도핑한다.
베이스를 넓게 하고 불순물을 많이 넣는다는 설명은 틀리다. 베이스가 넓고 농도가 높으면 재결합이 늘어 컬렉터에 도달하는 캐리어가 줄어든다.

문제 72

터널 다이오드(tunnel diode)의 설명 중 틀린 것은?

1부성 저항 특성을 나타낸다.

2마이크로파 발진용으로 사용된다.

3공간 전하층이 일반 다이오드 보다 넓다.

4역바이어스 상태에서 전도성이 양호하다.

정답 및 해설

터널 다이오드에서 공간 전하층이 일반 다이오드보다 넓다는 설명이 틀리다.

터널 다이오드는 불순물을 매우 높게 도핑해 공간 전하층(공핍층)이 극히 얇고, 그 덕분에 캐리어가 장벽을 터널링으로 통과한다.

나머지 보기는 모두 옳은 내용이다.

부성 저항 특성을 나타낸다는 설명은 옳다. 순방향 전압을 올릴 때 전류가 오히려 줄어드는 구간이 있다.
마이크로파 발진용으로 사용된다는 설명은 옳다. 부성 저항과 빠른 터널링 응답을 이용한다.
역바이어스 상태에서 전도성이 양호하다는 설명은 옳다. 역방향에서도 터널링으로 전류가 잘 흐른다.

문제 73

페르미-디랙(Fermi-Dirac) 분포함수에 대한 설명으로 틀린 것은? (단, E_f : 페르미준위, f(E) : 페르미함수, k : 볼쯔만 상수, T : 절대온도 이다.)

1절대온도 0 K 에서는 E ＞ E_f 이면 f(E) = 0 이 된다.

2온도에 따라 변화한다.

3수식표현은

로 나타낸다.

4Pauli의 배타율을 따른다.

정답 및 해설

틀린 보기는 분모가 $e^{(E-E_f)/kT}-1$ 인 수식이다.

그림 속 수식은 $f(E)=\dfrac{1}{e^{(E-E_f)/kT}-1}$ 로 분모에 −1 이 붙어 있는데, 이는 보스-아인슈타인 분포의 꼴이다. 페르미-디랙 분포함수는 $f(E)=\dfrac{1}{1+e^{(E-E_f)/kT}}$ 로 분모가 +1이어야 한다.

나머지 보기는 옳은 내용이다.

절대온도 0K 에서 E 가 Ef 보다 크면 지수가 무한대로 커져 f(E)=0 이 된다.
온도에 따라 변화한다는 것은 식 안에 T 가 있어 온도가 오르면 Ef 부근의 계단이 완만해지므로 옳다.
Pauli 의 배타율을 따른다는 것은 한 양자 상태에 전자가 하나만 들어갈 수 있어 점유 확률이 1 을 넘지 않는 분포라는 뜻으로 옳다.

문제 74

페르미-디랙 분포(Fermi-Dirac distribution)에서 T = 0 K 일 때 분포 함수의 성질로 옳은 것은? (단, E_f : 페르미준위, f(E) = 페르미함수)

1f(E) = 1, E ＜ E_f

2f(E) = 1/2, E ＞ E_f

3f(E) = 1/2, E ＜ E_f

4f(E) = 1, E ＞ E_f

정답 및 해설

절대영도에서 페르미-디랙 분포는 페르미 준위보다 낮은 에너지에서 함수값이 1이다.

페르미 함수는 $f(E)=\dfrac{1}{1+e^{(E-E_F)/kT}}$ 이다. T가 0에 가까우면 에너지가 페르미 준위보다 낮을 때 지수 항이 0으로 가서 f(E)=1, 높을 때는 지수 항이 무한대로 가서 f(E)=0 이 된다.

나머지 보기는 옳지 않다.

페르미 준위보다 높은 에너지에서 f(E)=1/2 이라는 설명은 틀리다. 그 구간의 값은 0이다.
페르미 준위보다 낮은 에너지에서 f(E)=1/2 이라는 설명은 틀리다. 그 구간의 값은 1이다. 1/2 은 T가 0보다 클 때 E= $E_F$ 에서의 값이다.
페르미 준위보다 높은 에너지에서 f(E)=1 이라는 설명은 틀리다. 그 구간에서는 전자가 존재하지 않아 값이 0이다.

문제 75

반도체의 성질에 대한 설명으로 틀린 것은?

1반도체는 역기전력이 크며 부 온도계수를 갖는다.

2PN 접합 부근에서는 n에서 p로 전계가 생긴다.

3직접 재결합률은 정공밀도와 전자밀도의 곱에 비례한다.

4p형 반도체의 억셉터 원자는 정상 동작온도에서 부전하가 된다.

정답 및 해설

반도체는 일반적으로 정온도계수를 가지며, 온도가 상승하면 전하 운반자가 증가하여 저항이 감소하므로 부온도계수는 맞지 않다. PN 접합의 공핍층에는 n형에서 p형 방향으로 전계가 형성되고, 직접 재결합률은 $np$ , 즉 전자밀도와 정공밀도의 곱에 비례한다. p형 반도체의 억셉터 원자는 전자를 받아들여 정상 동작온도에서 음전하가 된다.

문제 76

광전면에서 방출된 전자의 운동에너지는? (단, h는 plank의 상수이고, eø는 광전면의 일함수이다.)

정답 및 해설

방출 전자의 운동에너지는 $\dfrac{1}{2}mv^2=h\nu-e\phi$ 이다.

광전 효과에서 광자 하나의 에너지 $h\nu$ 중 일함수 $e\phi$ 만큼은 전자를 표면에서 떼어내는 데 쓰이고, 남은 에너지가 방출 전자의 최대 운동에너지가 된다(아인슈타인 광전 방정식).

$h\nu+e\phi$ 꼴은 일함수를 빼지 않고 더해 에너지 보존과 맞지 않는다.
$h\nu^2+e\phi$ 꼴은 광자 에너지가 진동수에 비례하는 $h\nu$ 가 아니고 일함수도 더해 틀리다.
$h\nu^2-e\phi$ 꼴은 일함수는 뺐지만 광자 에너지를 진동수의 제곱으로 써서 틀리다.

문제 77

공기 중에서 거리가 r 만큼 떨어진 두 점전하 q₁, q₂ 사이에 작용하는 전기적인 인력은? (단, ε₀은 진공의 유전율이다.)

정답 및 해설

두 점전하 사이의 힘은 $F=\dfrac{q_1q_2}{4\pi\varepsilon_0 r^2}$ 이다.

쿨롱의 법칙에 따라 정전기력은 두 전하량의 곱에 비례하고 거리의 제곱에 반비례한다. 공기 중의 비유전율은 1 로 보아 진공의 유전율 $\varepsilon_0$ 를 쓴다.

$\dfrac{q_1q_2}{4\pi\varepsilon_0 r}$ 는 거리 r 에 반비례하는 꼴로, 힘이 아니라 위치 에너지의 형태라 틀리다.
$\dfrac{q_1q_2}{\sqrt{4\pi\varepsilon_0 r}}$ 는 분모 전체에 제곱근을 씌워 거리 의존성과 차원이 맞지 않는다.
$\dfrac{q_1q_2}{\sqrt{4\pi\varepsilon_0 r^2}}$ 역시 제곱근 때문에 힘이 거리 r 에 반비례하게 되어 틀리다.

문제 78

재결합 중심(recombination center)의 원인이 되는 설명으로 틀린 것은?

1결정표면의 불균일

2순도가 높은 결정

3결정격자의 결함

4불순물에 의한 격자 결함

정답 및 해설

순도가 높은 결정은 불순물과 격자 결함이 적어 오히려 재결합 중심 형성을 억제하므로 틀린 설명이다.

재결합 중심(recombination center)은 전자와 정공이 만나 에너지를 방출하면서 재결합되는 장소로, 이는 반도체의 소수 캐리어 수명을 단축시키는 주요 원인이다.

반면 결정표면의 불균일, 결정격자 내 결함, 불순물에 의한 격자 결함은 모두 에너지 준위를 만들어 캐리어 포획 중심으로 작용함으로써 재결합 중심의 원인이 된다.

문제 79

발광 다이오드(LED)에 대한 설명 중 틀린 것은?

1GaP, GaAsP 등 화합물 반도체로 만들어진다.

2PN 접합이 순바이어스 되었을 때 전자와 정공의 재결합 과정에서 빛이 발생된다.

3일반적으로 간접형 반도체로 제작된다.

4LED에 흐르는 전류에 따라 상대 광도가 선형적으로 변하는 특성을 갖는다.

정답 및 해설

발광 다이오드에 대해 일반적으로 간접형 반도체로 제작된다는 설명이 틀리다.

LED는 전자와 정공이 재결합할 때 빛을 내야 하므로 직접 천이형 반도체가 쓰인다. 간접 천이형은 재결합 에너지가 주로 열로 방출되어 발광 효율이 낮다.

나머지 보기는 모두 옳은 내용이다.

GaP, GaAsP 등 화합물 반도체로 만들어진다는 설명은 옳다. GaP 자체는 간접형이지만 질소 같은 등전자 불순물 준위를 이용해 발광시키며, 주류 LED 재료는 직접형이다.
순방향 바이어스에서 전자와 정공이 재결합하며 빛이 발생한다는 설명은 옳다.
전류에 따라 상대 광도가 선형적으로 변한다는 설명은 옳다. 광출력은 주입 전류에 거의 비례한다.

문제 80

파울리(pauli)의 배타 원리에 관한 설명으로 옳은 것은?

1전자는 낮은 준위의 양자상태에서 높은 준위의 양자 상태로 되려는 성질이 있다.

2동일한 양자 상태에 다수의 전자가 있기를 원한다.

3어느 한 원자 내에서 2개의 전자가 같은 양자 상태에 존재할 수 없다.

4전자의 스핀(spin)은 평형을 이루도록 상호작용을 한다.

정답 및 해설

파울리의 배타 원리는 한 원자 안에서 두 전자가 같은 양자 상태에 있을 수 없다는 원리이다.

전자의 상태는 주양자수·방위양자수·자기양자수·스핀양자수 조합으로 정해지며, 이 조합이 완전히 같은 전자는 둘 이상 존재할 수 없다. 그래서 전자는 에너지 준위를 차례로 채워 들어간다.

나머지 보기는 옳지 않다.

전자가 낮은 준위에서 높은 준위로 되려는 성질이 있다는 설명은 틀리다. 배타 원리는 준위 이동 성질이 아니라 상태 중복 금지를 말한다.
동일한 양자 상태에 다수의 전자가 있기를 원한다는 설명은 틀리다. 배타 원리는 오히려 이를 금지한다.
전자의 스핀이 평형을 이루도록 상호작용한다는 설명은 틀리다. 배타 원리는 스핀 상호작용이 아니라 양자수 조합의 중복 금지를 다룬다.

문제 81

다음 마이크로 명령어로 구성되는 명령어는?

1ADD(더하기)

2LOAD(인출)

3JMP(분기)

4STA(저장)

정답 및 해설

이 마이크로 연산들로 이루어진 명령어는 LOAD(인출)이다.

그림의 순서는 t0: MAR ← IR(addr), t1: MBR ← M[MAR], t2: AC ← MBR 이다. 명령어의 주소부로 메모리를 읽어 그 값을 누산기(AC)에 그대로 옮기는 동작이므로 메모리 내용을 AC 로 불러오는 LOAD 다.

ADD(더하기)는 마지막 단계가 AC ← AC + MBR 처럼 기존 AC 값과 더해야 하는데, 그림은 AC 에 MBR 값을 그대로 넣는다.
JMP(분기)는 메모리를 읽지 않고 PC ← IR(addr) 로 프로그램 카운터를 바꾸는 동작이다.
STA(저장)는 MBR ← AC, M[MAR] ← MBR 처럼 AC 의 값을 메모리에 쓰는 방향이라 데이터 흐름이 반대다.

문제 82

다음 중 순서도(flowchart) 종류에 해당되지 않는 것은?

1시스템 순서도(system flowchart)

2실체 순서도(entity flowchart)

3상세 순서도(detail flowchart)

4개략 순서도(general flowchart)

문제 83

16개의 플립플롭으로 된 시프트 레지스터에 15₍₁₀₎가 기억되어 있을 때, 3 비트만큼 왼쪽으로 시프트한 결과는?

110₍₁₀₎

230₍₁₀₎

360₍₁₀₎

4120₍₁₀₎

정답 및 해설

왼쪽으로 3비트 시프트하면 값이 8배가 되어 120이 된다.

시프트 레지스터에서 왼쪽으로 1비트 시프트할 때마다 값이 2배가 된다.
$15=00001111_{2}$
$15\times2^{3}=120=01111000_{2}$
16비트이므로 넘침이 없다.

나머지 보기는 계산값과 다르다.

10은 계산값과 다르다.
30은 1비트만 왼쪽으로 시프트한 값이다.
60은 2비트만 왼쪽으로 시프트한 값이다.

문제 84

C언어에서 변수 앞에 * 기호를 사용하는 데이터형은?

1array

2pointer

3long

4float

정답 및 해설

C언어에서 변수 앞에 * 기호를 붙여 선언하는 데이터형은 포인터(pointer)이다.

포인터 변수는 값이 아니라 메모리 주소를 저장하며, 선언할 때와 가리키는 대상을 참조할 때 * 기호를 쓴다.

나머지 보기는 옳지 않다.

배열은 대괄호로 크기를 지정해 선언하는 같은 형의 연속 저장 구조이다.
long은 정수 자료형이다.
float는 실수 자료형이다.

문제 85

스택 메모리를 이용하여 수식 E = (A + B – C)× D 연산을 하려고 할 때, 연산 명령어 순서로 옳은 것은?

1SUB → MUL → ADD

2ADD → MUL → SUB

3MUL → ADD → SUB

4ADD → SUB → MUL

정답 및 해설

스택 연산 순서는 ADD, SUB, MUL 순이다.

괄호 안을 먼저 계산해야 하므로 A와 B를 더하고, 그 결과에서 C를 뺀 다음, 마지막에 D를 곱한다. 곱셈은 괄호 안 결과가 완성된 뒤에 수행되는 마지막 연산이다.

나머지 보기는 옳지 않다.

SUB로 시작하는 순서는 틀리다. 뺄셈에 쓸 A+B 결과가 아직 없다.
ADD 다음에 MUL을 하는 순서는 틀리다. C를 빼기 전에 곱하면 괄호 안 계산이 끝나지 않은 값에 D가 곱해진다.
MUL로 시작하는 순서는 틀리다. 곱셈은 괄호 계산이 끝난 뒤에 해야 한다.

문제 86

2의 보수를 이용하는 8비트 시스템에서 (-15) -3의 연산 결과는?

111101101

210010010

311101110

410010001

정답 및 해설

(-15)-3 = -18 이며 8비트 2의 보수 표현은 11101110이다.

-15의 2의 보수는 $11110001$ , 3은 $00000011$ 이므로 $11110001-00000011=11101110$ 이다.
확인: 18= $00010010$ , 반전 $11101101$ , 1을 더하면 $11101110$ 이다.

나머지 보기는 계산값과 다르다.

11101101은 -19를 나타내므로 계산값과 다르다.
10010010은 -110을 나타내므로 계산값과 다르다.
10010001은 -111을 나타내므로 계산값과 다르다.

문제 87

1024×16 비트의 주기억장치를 가진 컴퓨터에서 MAR(Memory Address Reigster)과 MBR(Memory Buffer Reigster)의 비트 수는?

1MAR = 6 bits, MBR = 10 bits

2MAR = 10 bits, MBR = 6 bits

3MAR = 10 bits, MBR = 16 bits

4MAR = 18 bits, MBR = 10 bits

정답 및 해설

MAR은 10비트, MBR은 16비트이다.

MAR은 주소를 담으므로 $1024=2^{10}$ 개 주소를 지정하는 10비트이고, MBR은 한 번에 읽고 쓰는 워드 길이인 16비트이다.

나머지 보기는 옳지 않다.

MAR 6비트, MBR 10비트는 틀리다. 6비트로는 1024개 주소를 지정할 수 없고 MBR이 워드 길이와 다르다.
MAR 10비트, MBR 6비트는 틀리다. MBR은 워드 길이인 16비트여야 한다.
MAR 18비트, MBR 10비트는 틀리다. 두 값 모두 주소 수와 워드 길이에 맞지 않는다.

문제 88

논리회로를 설계하는 과정에서 최적화를 위한 고려 대상이 아닌 것은?

1전파 지연시간의 최소화

2사용 게이트 수의 최소화

3게이트 종류의 다양화

4게이트 간 상호변수의 최소화

문제 89

C 언어에 대한 설명 중 틀린 것은?

1C 언어의 기원은 ALGOL에서 찾을 수 있다.

2뛰어난 이식성을 가지고 있다.

3분할 컴파일이 가능하다.

4비트 연산을 지원하지 않는다.

정답 및 해설

C언어에 대해 비트 연산을 지원하지 않는다는 설명이 틀리다.

C언어는 비트 AND, OR, XOR, 보수, 시프트 연산자를 제공해 저수준 비트 조작이 가능하다.

나머지 보기는 모두 옳은 내용이다.

C언어의 기원이 ALGOL에 있다는 설명은 옳다. ALGOL 60에서 CPL, BCPL, B를 거쳐 C로 이어졌다.
뛰어난 이식성을 가지고 있다는 설명은 옳다. 여러 기종에서 거의 같은 소스로 컴파일된다.
분할 컴파일이 가능하다는 설명은 옳다. 여러 파일로 나누어 컴파일한 뒤 연결할 수 있다.

문제 90

불대수 (A+B)(A+C)를 간략화 하면?

1ABC

2A+B+C

3AB+C

4A+BC

정답 및 해설

$(A+B)(A+C)$ 를 간략화하면 A+BC이다.

분배하면 $AA+AC+AB+BC=A+AC+AB+BC$ , 이를 묶으면 $A(1+C+B)+BC=A+BC$ 이다. 곧 A가 1이면 결과가 1이다.

나머지 보기는 옳지 않다.

ABC는 틀리다. A=1, B=0 이면 원식이 1인데 이 식은 0이다.
A+B+C는 틀리다. A=0, B=1, C=0 이면 원식이 0인데 이 식은 1이다.
AB+C는 틀리다. A=1, B=0, C=0 이면 원식이 1인데 이 식은 0이다.

문제 91

다음 설명의 입·출력 방식은?

1직접 제어 방식

2DMA(Direct Memory Access) 방식

3프로그램에 의한 I/O 방식

4인터럽트에 의한 I/O 방식

문제 92

16×1 멀티플렉서에서 필요한 선택신호는 몇 개인가?

416

정답 및 해설

16×1 멀티플렉서에는 선택신호가 4개 필요하다.

입력이 16개이므로 이를 구분하는 데 필요한 선택선 수는 $\log_{2}16=4$ 이다.

나머지 보기는 계산값과 다르다.

선택신호 1개는 입력 2개를 구분할 수 있을 뿐이다.
선택신호 8개는 256개 입력을 구분할 수 있는 수이므로 필요 수보다 많다.
선택신호 16개는 입력 수 자체이며 필요한 선택선 수보다 많다.

문제 93

부동소수점 표현 방식의 설명 중 틀린 것은?

1고정소수점 표현보다 표현할 수 있는 범위가 넓다.

2매우 큰 수를 표시하기에 편리하다.

3수의 표현은 지수부분, 가수부분만으로 구분 표현한다.

432비트 길이의 단일정밀도의 지수부는 일반적으로 7개의 비트를 사용한다.

정답 및 해설

부동소수점 수는 일반적으로 부호부·지수부·가수부로 구성되므로, 지수부분과 가수부분만으로 구분 표현한다는 3번의 설명이 틀리다. 고정소수점보다 표현 범위가 넓고 매우 큰 수를 나타내기 편리하며, 32비트 단일정밀도에서는 지수부에 8비트를 사용한다.

문제 94

다음 JK 플립플롭의 특성표에서 (a)와 (b)는?

1(a) = 0, (b) = 0

2(a) = 0, (b) = 1

3(a) = 1, (b) = 0

4(a) = 1, (b) = 1

정답 및 해설

(a) = 1, (b) = 0 이다.

그림의 특성표에서 (a)는 Q(t)=0, J=1, K=1 인 행이고 (b)는 Q(t)=1, J=1, K=1 인 행이다. JK 플립플롭은 J=K=1 이면 출력이 반전(토글)된다.

따라서 (a)는 0 이 반전된 1, (b)는 1 이 반전된 0 이다. 표의 다른 행도 J=K=0 이면 유지, J=0·K=1 이면 0(리셋), J=1·K=0 이면 1(세트)로 JK 플립플롭 특성과 맞는다.

(a)=0, (b)=0 은 J=K=1 에서 출력을 0 으로 고정하는 것이라 토글과 다르다.
(a)=0, (b)=1 은 J=K=1 에서 이전 상태를 유지하는 것이라 토글과 다르다.
(a)=1, (b)=1 은 J=K=1 에서 출력을 1 로 고정하는 것이라 토글과 다르다.

문제 95

다음 소프트웨어의 분류 중 성격이 다른 하나는?

1미들웨어

2프리웨어

3쉐어웨어

4라이트웨어

정답 및 해설

미들웨어는 운영체제와 응용 소프트웨어 사이에서 기능을 제공하는 소프트웨어 역할·구조에 따른 분류이다. 프리웨어·쉐어웨어·라이트웨어는 사용료나 기능 제한 등 배포·이용 형태에 따른 분류이므로 성격이 다르다.

문제 96

7-bit 해밍 코드에서 오류를 수정할 때 Parity bit 의 위치는?

11, 2, 3번째 비트에 위치한다.

21, 2, 4번째 비트에 위치한다.

31, 3, 7번째 비트에 위치한다.

41, 5, 7번째 비트에 위치한다.

정답 및 해설

7비트 해밍 코드에서 패리티 비트는 위치 1, 2, 4에 놓는다.

패리티 비트는 비트 위치가 2의 거듭제곱인 자리에 두고, 나머지 위치 3, 5, 6, 7에 데이터 비트를 둔다.

나머지 보기는 옳지 않다.

위치 1, 2, 3 배치는 틀리다. 위치 3은 2의 거듭제곱이 아니라 데이터 자리이다.
위치 1, 3, 7 배치는 틀리다. 위치 3과 7은 데이터 자리이다.
위치 1, 5, 7 배치는 틀리다. 위치 5와 7은 데이터 자리이다.

문제 97

다음과 같은 명령어 형식을 만들기 위해 요구되는 명령의 최소 비트(bit)는?

112

215

317

419

정답 및 해설

명령어에 필요한 최소 비트 수는 19비트이다.

그림의 명령어 형식은 F | I | B | M 네 필드이며, 각 필드는 표현할 경우의 수를 담을 수 있는 최소 비트 수가 필요하다.

F(function code 16개): $2^4=16$ → 4비트
I(addressing mode 2개): $2^1=2$ → 1비트
B(index register 3개): $2^1=2$ 로는 부족하고 $2^2=4$ → 2비트
M(address 공간 4096개): $2^{12}=4096$ → 12비트
합계 $4+1+2+12=19$

12비트·15비트·17비트 보기는 필드별 비트 수의 합보다 작아 네 필드를 모두 담지 못한다.

문제 98

사용자가 프로그래밍 할 수 없는 ROM은?

1Mask ROM

2UVEPRROM

3EPROM

4EEPROM

정답 및 해설

사용자가 프로그래밍할 수 없는 ROM은 마스크 ROM이다.

마스크 ROM은 제조 공정에서 내용이 고정되어 이후 사용자가 쓸 수 없다.

나머지 보기는 옳지 않다.

자외선 소거형 PROM 계열은 자외선으로 지운 뒤 사용자가 다시 프로그래밍할 수 있다.
EPROM은 자외선으로 지우고 사용자가 다시 쓸 수 있다.
EEPROM은 전기적으로 지우고 사용자가 다시 쓸 수 있다.

문제 99

다음 karnaugh맵을 간략화 하면?

3A + B

정답 및 해설

카르노 맵을 간략화하면 A이다.

그림의 맵은 세로 A(0, 1)·가로 B(0, 1)이며, A=0 행은 0, 0 이고 A=1 행은 1, 1이다. 1 인 두 칸(A=1, B=0 과 A=1, B=1)을 하나로 묶으면 B 가 0 과 1 로 바뀌어 소거되고 A 만 남는다.

$F=A\bar{B}+AB=A(\bar{B}+B)=A$

$\bar{A}$ 는 A=0 일 때 1 이 되는 함수로, 맵에서 1 이 있는 행과 반대다.
A + B 는 A=0, B=1 칸도 1 이 되어야 하지만 맵의 그 칸은 0 이다.
$\bar{A}+\bar{B}$ 는 A=0 행이 모두 1 이고 A=1, B=1 칸이 0 이어야 하므로 맵과 다르다.

문제 100

다음 중 마스크 연산을 하기 위해 사용하는 게이트는?

1OR

2AND

3EX-OR

4NOT

정답 및 해설

마스크 연산에는 AND 게이트를 사용한다.

AND는 마스크 비트가 1인 자리의 값은 그대로 통과시키고, 0인 자리는 0으로 지운다. 그래서 원하는 비트만 남길 때 쓴다.

나머지 보기는 옳지 않다.

OR 게이트는 특정 비트를 1로 세트하는 데 쓰인다.
EX-OR 게이트는 특정 비트를 반전(보수)시키는 데 쓰인다.
NOT 게이트는 모든 비트를 반전시킬 뿐 선택적으로 걸러내지 못한다.

전자기사 필기 기출문제모두CBT · moducbt.com

22년 2회차

총 100문항 · 객관식 · 정답·해설 포함

문제 1

정답 및 해설

문제 2

정답 및 해설

극판과 평행하게 절반을 유전체로 채우면 공기층과 유전체층이 직렬 연결된 두 커패시터가 되어 정전용량은 $\dfrac{2C_0}{1+\dfrac{1}{\epsilon_r}}$ 이다.

두께가 절반이 된 각 층의 정전용량은 다음과 같다.
$C_1=\dfrac{\epsilon_0 S}{d/2}=2C_0,\quad C_2=\dfrac{\epsilon_0\epsilon_r S}{d/2}=2\epsilon_r C_0$

직렬 합성하면
$C=\dfrac{C_1C_2}{C_1+C_2}=\dfrac{2C_0\cdot 2\epsilon_r C_0}{2C_0+2\epsilon_r C_0}=\dfrac{2\epsilon_r C_0}{1+\epsilon_r}=\dfrac{2C_0}{1+\dfrac{1}{\epsilon_r}}$

분자가 $C_0$ 이고 분모가 $2\left(1+\dfrac{1}{\epsilon_r}\right)$ 인 보기는 계산값의 4분의 1로, 계산값과 다르다.
분자가 $C_0$ 인 보기는 계산값의 절반으로, 계산값과 다르다.
분자가 $4C_0$ 인 보기는 계산값의 2배로, 계산값과 다르다.

문제 3

1ε₁ ＞ ε₂인 경우 반발력이 작용한다.

2ε₁ ＞ ε₂인 경우 흡인력이 작용한다.

3ε₁과 ε₂에 상관없이 반발력이 작용한다.

4ε₁과 ε₂에 상관없이 흡인력이 작용한다.

정답 및 해설

$\varepsilon_1$ 이 $\varepsilon_2$ 보다 큰 경우 전하 Q는 경계면으로부터 반발력을 받는다.

나머지 보기는 다음 이유로 옳지 않다.

$\varepsilon_1$ 이 $\varepsilon_2$ 보다 큰 경우 흡인력이 작용한다는 보기는 영상전하가 같은 부호가 되므로 틀리다.
유전율에 상관없이 반발력이 작용한다는 보기는, $\varepsilon_1$ 이 $\varepsilon_2$ 보다 작으면 영상전하가 반대 부호가 되어 흡인력이 작용하므로 틀리다.
유전율에 상관없이 흡인력이 작용한다는 보기는, $\varepsilon_1$ 이 $\varepsilon_2$ 보다 크면 반발력이 작용하므로 틀리다.

문제 4

10.009

20.01

30.09

40.1

정답 및 해설

유전체 표면의 분극 전하량은 $Q_p = Q\left(1-\frac{1}{\varepsilon_s}\right)$ 이다. 대입하면 $Q_p = 0.1\times\left(1-\frac{1}{10}\right) = 0.1\times0.9 =$ 0.09 C이다.

문제 5

내구의 반지름이 a = 5cm, 외구의 반지름이 b = 10cm 이고, 공기로 채워진 동심구형 커패시터의 정전용량은 약 몇 pF 인가?

111.1

222.2

333.3

444.4

정답 및 해설

동심구 커패시터의 정전용량은 약 11.1 pF이다.

나머지 보기는 다음 이유로 옳지 않다.

22.2 pF는 계산값과 다르다.
33.3 pF는 계산값과 다르다.
44.4 pF는 계산값과 다르다.

문제 6

1퀴리점(Curie point)

2자왜현상(Magneto-striction)

3바크하우젠 효과(Barkhausen effect)

4자기여자 효과(Magnetic after effect)

정답 및 해설

자속밀도가 계단적으로 변하는 현상은 바크하우젠 효과이다.

나머지 보기는 다음 이유로 옳지 않다.

퀴리점은 강자성이 사라지고 상자성으로 바뀌는 임계 온도이다.
자왜현상은 자화될 때 물체의 길이나 모양이 변하는 현상이다.
Magnetic after effect(자기 여효)는 자계를 바꾼 뒤 자화가 즉시 따라가지 않고 시간 지연을 두고 서서히 변하는 현상으로, 계단적 변화가 아니다.

문제 7

자성체의 종류에 대한 설명으로 옳은 것은? (단, χ_m는 자화율이고, μ_r는 비투자율이다.)

1χ_m ＞ 0 이면, 역자성체이다.

2χ_m ＜ 0 이면, 상자성체이다.

3μ_r ＞ 1 이면, 비자성체이다.

4μ_r ＜ 1 이면, 역자성체이다.

정답 및 해설

문제 8

반지름이 2m이고, 권수가 120회인 원형코일 중심에서의 자계의 세기를 30 AT/m로 하려면 원형코일에 몇 A의 전류를 흘려야 하는가?

정답 및 해설

필요한 전류는 1 A이다.

원형코일 중심의 자계 공식을 쓴다.
$H=\dfrac{NI}{2a}$
$I=\dfrac{2aH}{N}=\dfrac{2\times2\times30}{120}=1\,\mathrm{A}$

나머지 보기는 다음 이유로 옳지 않다.

2 A는 계산값과 다르다.
3 A는 계산값과 다르다.
4 A는 계산값과 다르다.

문제 9

ε_r = 81, μ_r = 1 인 매질의 고유 임피던스는 약 몇 Ω 인가? (단, ε_r은 비유전율이고, μ_r은 비투자율이다.)

113.9

221.9

333.9

441.9

정답 및 해설

매질의 고유 임피던스는 약 41.9 Ω이다.

진공의 고유 임피던스 120π를 이용한다.
$\eta=\sqrt{\dfrac{\mu}{\varepsilon}}=120\pi\sqrt{\dfrac{\mu_r}{\varepsilon_r}}$
$=120\pi\times\dfrac{1}{9}\approx41.9\,\Omega$

나머지 보기는 다음 이유로 옳지 않다.

13.9 Ω는 계산값과 다르다.
21.9 Ω는 계산값과 다르다.
33.9 Ω는 계산값과 다르다.

문제 10

그림과 같이 평행한 무한장 직선의 두 도선에 I(A), 4I(A)인 전류가 각각 흐른다. 두 도선 사이 점 P에서의 자계의 세기가 0 이라면 a/b 는?

31/2

41/4

정답 및 해설

문제 11

11000V -2μF

2700V -3μF

3600V -4μF

4300V –8μF

정답 및 해설

가장 먼저 절연이 파괴되는 것은 1000 V -2 μF 커패시터이다.

나머지 보기는 다음 이유로 옳지 않다.

700 V -3 μF 커패시터는 최대 전하가 2.1 mC로 더 커서 먼저 파괴되지 않는다.
600 V -4 μF 커패시터는 최대 전하가 2.4 mC로 더 커서 먼저 파괴되지 않는다.
300 V -8 μF 커패시터는 최대 전하가 2.4 mC로 더 커서 먼저 파괴되지 않는다.

문제 12

진공 중에서 점(1, 3)m의 위치에 -2×10^-9C의 점전하가 있을 때 점(2, 1)m에 있는 1C의 점전하에 작용하는 힘은 몇 N 인가? (단,

는 단위벡터이다.)

정답 및 해설

힘은 $-\dfrac{18}{5\sqrt{5}}\hat{x}+\dfrac{36}{5\sqrt{5}}\hat{y}$ N 이다. 두 전하의 부호가 반대라 흡인력이 작용하므로, 힘은 (2, 1)에서 (1, 3)을 향한다.

(1, 3)에서 (2, 1)로 향하는 거리 벡터와 크기는 다음과 같다.
$\vec{r}=(2-1)\hat{x}+(1-3)\hat{y}=\hat{x}-2\hat{y},\quad |\vec{r}|=\sqrt{5}$

$-\dfrac{36}{5\sqrt{5}}\hat{x}+\dfrac{18}{5\sqrt{5}}\hat{y}$ 인 보기는 x·y 성분 크기가 계산값과 뒤바뀌어 있어 계산값과 다르다.
$-\dfrac{36}{5\sqrt{5}}\hat{x}-\dfrac{18}{5\sqrt{5}}\hat{y}$ 인 보기는 성분 크기와 y 성분 부호가 모두 계산값과 다르다.
$\dfrac{18}{5\sqrt{5}}\hat{x}+\dfrac{36}{5\sqrt{5}}\hat{y}$ 인 보기는 x 성분 부호가 계산값과 반대이다.

문제 13

정답 및 해설

단위 길이당 힘은 $\dfrac{\lambda^2}{4\pi\epsilon_0 d}$ N/m 이며, 영상법으로 구한다.

부호가 반대인 영상 전하와의 힘이므로 직선 도체는 평면 쪽으로 끌리는 흡인력을 받는다.

$\dfrac{\lambda^2}{\pi\epsilon_0 d}$ 인 보기는 계산값의 4배로, 계산값과 다르다.
$\dfrac{\lambda^2}{2\pi\epsilon_0 d}$ 인 보기는 거리를 2d 가 아닌 d 로 잡은 값으로, 계산값과 다르다.
$\dfrac{\lambda^2}{16\pi\epsilon_0 d}$ 인 보기는 계산값의 4분의 1로, 계산값과 다르다.

문제 14

정답 및 해설

변위전류밀도는 전속밀도의 시간 변화율 $i_d=\dfrac{\partial D}{\partial t}$ 이다.

$\dfrac{\partial q}{\partial t}$ 인 보기는 도선에 흐르는 전류 I(단위 A)로, 밀도가 아니다.
$S\dfrac{\partial D}{\partial t}$ 인 보기도 전류밀도에 면적을 곱한 변위전류(단위 A)이다.
$\dfrac{1}{S}\dfrac{\partial D}{\partial t}$ 인 보기는 전류밀도를 다시 면적으로 나눈 양으로 단위가 $\mathrm{A/m^2}$ 가 아니다.

문제 15

312

416

정답 및 해설

두 코일의 상호 인덕턴스는 16 H이다.

나머지 보기는 다음 이유로 옳지 않다.

4 H는 계산값과 다르다.
8 H는 계산값과 다르다.
12 H는 계산값과 다르다.

문제 16

1ⓐ의 방향

2ⓑ의 방향

3ⓒ의 방향

4ⓓ의 방향

정답 및 해설

힘은 아래쪽 화살표인 ⓑ의 방향, 즉 유전율이 큰 $\epsilon_1$ 쪽에서 작은 $\epsilon_2$ 쪽으로 작용한다.

$\epsilon_1$ 이 더 크므로 f 는 양수이고, 경계면은 유전율이 작은 아래쪽 유전체 방향으로 밀린다.

ⓐ의 방향은 위쪽, 곧 유전율이 큰 쪽을 향하므로 힘의 방향과 반대이다.
ⓒ의 방향은 오른쪽으로 경계면과 나란하다. 전계가 경계면에 수직인 배치에서는 경계면에 수직인 힘만 생긴다.
ⓓ의 방향은 왼쪽으로, ⓒ와 같은 이유로 경계면에 나란한 힘은 생기지 않는다.

문제 17

212

324

429

정답 및 해설

필요한 권선수는 약 12회이다.

나머지 보기는 다음 이유로 옳지 않다.

6회는 계산값과 다르다.
24회는 계산값과 다르다.
29회는 계산값과 다르다.

문제 18

구좌표계에서 ∇²r 의 값은 얼마인가? (단,

)

11/r

22/r

42r

정답 및 해설

값은 2/r 이다. $r=\sqrt{x^2+y^2+z^2}$ 은 r 만의 함수이므로 구좌표 라플라시안의 반경 항만 남는다.

$\nabla^2 r=\dfrac{1}{r^2}\dfrac{\partial}{\partial r}\left(r^2\dfrac{\partial r}{\partial r}\right)=\dfrac{1}{r^2}\dfrac{\partial}{\partial r}\left(r^2\right)=\dfrac{2r}{r^2}=\dfrac{2}{r}$

1/r 인 보기는 계산값의 절반으로, 계산값과 다르다.
r 인 보기는 r 에 비례하는 값으로, 계산값과 다르다.
2r 인 보기는 r 에 비례하는 값으로, 계산값과 다르다.

문제 19

투자율이 μ(H/m), 단면적이 S(m²), 길이가 l(m)인 자성체에 권선을 N회 감아서 I(A)의 전류를 흘렸을 때 이 자성체의 단면적 S(m²)를 통과하는 자속(Wb)은?

정답 및 해설

자속은 $\phi=\dfrac{\mu NIS}{l}$ 이다. 자기회로의 기자력을 자기저항으로 나눈 값이다.

$F=NI,\quad R_m=\dfrac{l}{\mu S}$
$\phi=\dfrac{F}{R_m}=\dfrac{NI}{l/(\mu S)}=\mu\dfrac{NI}{l}S$

$\mu\dfrac{I}{Nl}S$ 인 보기는 권수 N 이 분모에 있어 기자력 NI 와 맞지 않는다.
$\mu\dfrac{NI}{Sl}$ 인 보기는 면적 S 가 분모에 있어 자속이 면적에 비례한다는 관계와 어긋난다.
$\dfrac{NI}{\mu S}l$ 인 보기는 기자력에 자기저항을 곱한 형태로, 계산식과 다르다.

문제 20

자계의 세기를 나타내는 단위가 아닌 것은?

1A/m

2N/Wb

3(HㆍA)/m²

4Wb/(Hㆍm)

정답 및 해설

자계의 세기 단위가 아닌 것은 (H·A)/m²이다.

$\mathrm{H}\cdot\mathrm{A}=\mathrm{Wb}$ 이므로 $\dfrac{\mathrm{H}\cdot\mathrm{A}}{\mathrm{m}^2}=\dfrac{\mathrm{Wb}}{\mathrm{m}^2}$ 이고, 이것은 자속밀도의 단위(T)이다.

나머지 보기는 모두 자계의 세기 단위로 옳은 내용이다.

A/m는 자계의 세기의 기본 단위이다.
N/Wb는 단위 자극이 받는 힘으로 정의되는 자계의 세기의 단위이다.
Wb/(H·m)는 $\mathrm{H}=\mathrm{Wb/A}$ 이므로 A/m로 정리되어 자계의 세기의 단위이다.

문제 21

그림과 같은 4단자 회로망의 4단자 정수에서 전송파라미터 C의 값으로 옳은 것은?

정답 및 해설

전송파라미터 C 는 $\dfrac{1}{Z_2}$ 이다.

C 는 어드미턴스 차원의 정수로, 출력 개방 시 $C=\dfrac{I_1}{V_2}=\dfrac{1}{Z_2}$ 로도 바로 얻는다.

1 인 보기는 D 의 값이다.
$1+\dfrac{Z_1}{Z_2}$ 인 보기는 A 의 값이다.
$1+\dfrac{Z_2}{Z_1}$ 인 보기는 이 회로의 어느 정수와도 맞지 않는다.

문제 22

펄스 변압기에서 상승시간(rase time)을 짧게 하기 위한 조건은?

1누설 인덕턴스와 분포용량 모두 커야 한다.

2누설 인덕턴스와 분포용량 모두 작아야 한다.

3누설 인덕턴스는 크고 분포용량은 작아야 한다.

4누설 인덕턴스는 작고 분포용량은 커야 한다.

정답 및 해설

상승시간을 짧게 하려면 누설 인덕턴스와 분포용량이 모두 작아야 한다.

나머지 보기는 다음 이유로 옳지 않다.

누설 인덕턴스와 분포용량이 모두 커야 한다는 보기는 상승시간이 길어지므로 틀리다.
누설 인덕턴스는 크고 분포용량은 작아야 한다는 보기는 누설 인덕턴스가 크면 상승시간이 길어지므로 틀리다.
누설 인덕턴스는 작고 분포용량은 커야 한다는 보기는 분포용량이 크면 상승시간이 길어지므로 틀리다.

문제 23

RC 고역필터에 폭이 T인 단일 구형파를 입력했을 때 출력파는? (단, 시정수 τ ＜＜ T)

정답 및 해설

출력은 상승 순간 1까지 치솟았다가 빠르게 0으로 줄고, 하강 순간 음의 뾰족한 펄스가 생겼다가 0으로 돌아오는 미분 파형이다.

1 근처를 유지하다가 T 직전에 아래로 휘어 떨어지는 보기는 지수 감쇠(처음 기울기가 가장 가파름)와 모양이 다르다.
0에서 T 까지 직선으로 올라갔다 내려가는 삼각형 보기는 고역필터 출력이 아니다. 고역필터 출력은 입력이 뛰는 순간 같이 뛰어오른다.
1에서 조금만 기울어진 채 T 까지 이어지고 T 에서 음으로 뒤집히는 보기는 τ 가 T 보다 매우 클 때의 경사(틸트) 파형이다.

문제 24

인 파형의 주파수는 약 몇 Hz 인가?

150

260

3141

4314

정답 및 해설

주파수는 약 50 Hz 이다. 그림의 식 $v(t)=141\sin\left(314t-\dfrac{\pi}{6}\right)$ 에서 t 의 계수 314 가 각주파수 ω(rad/s)이다.

$f=\dfrac{\omega}{2\pi}=\dfrac{314}{2\pi}\approx 49.97\approx 50$

60 인 보기는 각주파수가 약 377 rad/s 일 때의 값으로, 계산값과 다르다.
141 인 보기는 전압의 최댓값(V)이다.
314 인 보기는 각주파수(rad/s) 그 자체이다.

문제 25

공급 전압이 100V이고, 회로에 전류가 10A가 흐른다고 할 때, 이 회로의 유효전력은 몇 W 인가? (단, 전압과 전류의 위상차는 30° 이다.)

1500

21000

3500√3

41000√3

정답 및 해설

유효전력은 500√3 W이다.

유효전력은 전압·전류의 곱에 역률 cosθ를 곱한 값이다.
$P=VI\cos\theta=100\times10\times\cos30^{\circ}$
$=1000\times\dfrac{\sqrt3}{2}=500\sqrt3\,\mathrm{W}$

나머지 보기는 다음 이유로 옳지 않다.

500 W는 계산값과 다르다.
1000 W는 역률을 곱하지 않은 피상전력의 크기이므로 틀리다.
1000√3 W는 계산값과 다르다.

문제 26

다음 회로에서 스위치(SW)를 충분한 시간동안 열어 놓았다가, 스위치(SW)를 닫고 2초 후에 회로에 흐르는 전류(I)는 약 몇 A 인가?

13.68

24.52

36.32

48.12

정답 및 해설

전류는 약 6.32 A 이다. 그림은 20 V 전원, 스위치, 2 Ω, 4 H 가 직렬인 RL 회로로, 스위치를 닫으면 전류가 지수적으로 증가한다.

$I_\infty=\dfrac{20}{2}=10,\quad \tau=\dfrac{L}{R}=\dfrac{4}{2}=2$
$i(t)=I_\infty\left(1-e^{-t/\tau}\right)$
$i(2)=10\left(1-e^{-1}\right)=10(1-0.368)\approx 6.32$

t 가 시정수와 같을 때 전류는 최종값의 약 63.2% 에 이른다.

3.68 인 보기는 $10e^{-1}$ 로 감쇠식 값이며, 계산값과 다르다.
4.52 인 보기는 계산값과 다르다.
8.12 인 보기는 계산값과 다르다.

문제 27

다음 회로의 전달 함수(V₂/V₁)는?

정답 및 해설

이 회로는 C1과 C2의 직렬 임피던스 분배 구조로, 전달함수는 $\dfrac{V_2}{V_1}=\dfrac{Z_2}{Z_1+Z_2}$ 의 형태를 갖는다.

따라서 라플라스 변환식으로 나타내어도 s가 소거되어 순수 커패시턴스 비로만 결정되는 형태이다.

문제 28

다음 회로망에서 단자 a, b에서 바라본 테브난 등가저항은 몇 Ω 인가?

410

정답 및 해설

테브난 등가저항은 8 Ω 이다. 독립원을 제거할 때 전류원은 개방, 전압원은 단락한다.

따라서 a 에서 오른쪽 3 Ω, 가운데 5 Ω 을 지나 b 로 가는 직렬 경로만 남는다.
$R_{th}=3+5=8$

3 인 보기는 계산값과 다르다.
7 인 보기는 계산값과 다르다. 7 Ω 은 10 A 전류원을 개방하면 끊기는 가지에 있어 등가저항에 들어가지 않는다.
10 인 보기는 계산값과 다르다.

문제 29

이상적인 전압원의 내부 임피던스 Z는?

10Ω

2∞

31Ω

450Ω

정답 및 해설

이상적인 전압원의 내부 임피던스는 0 Ω이다.

이상적인 전압원은 부하 전류가 변해도 단자 전압이 일정해야 한다. 단자 전압은 $V=V_s-IZ$ 이므로 내부 전압강하가 없으려면 Z가 0이어야 한다.

나머지 보기는 다음 이유로 옳지 않다.

무한대는 이상적인 전류원의 내부 임피던스이다.
1 Ω의 내부 임피던스가 있으면 전류가 흐를 때 전압강하가 생겨 단자 전압이 변하므로 이상적이지 않다.
50 Ω의 내부 임피던스가 있으면 전류가 흐를 때 전압강하가 생겨 단자 전압이 변하므로 이상적이지 않다.

문제 30

다음 회로에서 하이브리드 파라메터 h₁₁과 h₂₂은?

정답 및 해설

정답은 $h_{11}=\dfrac{1}{Y_A+Y_C}$ , $h_{22}=Y_B+\dfrac{Y_AY_C}{Y_A+Y_C}$ 인 보기이다.

출력 어드미턴스 $h_{22}=\dfrac{I_2}{V_2}\Big|_{I_1=0}$ : 입력을 개방하면 $Y_C$ 와 $Y_A$ 가 직렬로 이어져 $Y_B$ 와 병렬이 되므로 $h_{22}=Y_B+\dfrac{Y_AY_C}{Y_A+Y_C}$

$h_{11}=\dfrac{1}{Y_B+Y_C}$ , $h_{22}=\dfrac{1}{Y_A+Y_C}$ 인 보기는 출력 단락 시 빠져야 할 $Y_B$ 를 입력 쪽에 넣었고 출력 어드미턴스도 계산값과 다르다.
$h_{11}=\dfrac{1}{Y_A+Y_B}$ 인 보기는 출력 단락 시 남는 $Y_C$ 대신 $Y_B$ 를 넣어 계산값과 다르다.
$h_{11}=\dfrac{1}{Y_B+Y_C}$ , $h_{22}=Y_C+\dfrac{Y_AY_C}{Y_A+Y_C}$ 인 보기는 두 파라미터 모두 계산값과 다르다.

문제 31

Norton의 정리에 대한 설명 중 ( ) 안의 내용으로 바르게 나열된 것은?

1㉠ 등가 전압원, ㉡ 병렬

2㉠ 등가 전류원, ㉡ 직렬

3㉠ 등가 전압원, ㉡ 직렬

4㉠ 등가 전류원, ㉡ 병렬

정답 및 해설

정답은 ㉠ 등가 전류원, ㉡ 병렬이다.

㉠ 등가 전압원, ㉡ 병렬 인 보기는 등가 전압원을 구하는 것이 테브난의 정리이므로 맞지 않는다.
㉠ 등가 전류원, ㉡ 직렬 인 보기는 노턴 등가 회로에서 전류원과 등가 저항이 병렬로 연결되므로 맞지 않는다.
㉠ 등가 전압원, ㉡ 직렬 인 보기는 전압원과 저항의 직렬 구성인 테브난 등가 회로에 대한 설명이다.

문제 32

그림과 같은 회로에서 최대 전력이 공급되기 위한 복소임피던스(Z_L)는?

1200 + j20

220 - j20

3100 + j100

4100 - j100

정답 및 해설

그림에서 전원 50∠0°에 20 Ω 저항과 리액턴스 20 Ω 인 코일이 직렬로 연결되어 있다.
$Z_{th}=20+j20$
$Z_L=\overline{Z_{th}}=20-j20$

200 + j20 은 계산값과 다르다.
100 + j100 은 계산값과 다르다.
100 − j100 은 계산값과 다르다.

문제 33

다음 코사인 함수를 푸리에 급수 전개 시 스펙트럼에 대한 내용 중 옳은 것은?

1진폭 스펙트럼은 구할 수 있으나 위상 스펙트럼은 구할 수 없다.

2위상 스펙트럼은 구할 수 있으나 진폭 스펙트럼은 구할 수 없다.

3진폭 스펙트럼과 위상 스펙트럼 모두 구할 수 없다.

4진폭 스펙트럼과 위상 스펙트럼 모두 구할 수 있다.

문제 34

다음 변압기 결선 방법 중 제3고조파를 발생하는 것은?

1△-Y

2Y-△

3△-△

4Y-Y

정답 및 해설

제3고조파가 나타나는 결선은 Y-Y 결선이다.

나머지 보기는 한쪽 이상이 △ 결선을 포함한다.

△-Y 결선은 △ 안에서 제3고조파 전류가 순환하므로 제3고조파가 나타나지 않는다.
Y-△ 결선은 △ 안에서 제3고조파 전류가 순환하므로 제3고조파가 나타나지 않는다.
△-△ 결선은 양쪽 모두 △ 안에서 제3고조파 전류가 순환하므로 제3고조파가 나타나지 않는다.

문제 35

RLC 직렬 공진회로에서 선택도 Q는? (단, ω_r은 공진 각주파수이다.)

정답 및 해설

정답은 $Q=\dfrac{\omega_r L}{R}$ 이다.

RLC 직렬 공진회로의 선택도는 공진 시 리액턴스와 저항의 비이다.
$Q=\dfrac{\omega_r L}{R}=\dfrac{1}{\omega_r CR}=\dfrac{1}{R}\sqrt{\dfrac{L}{C}}$

$\dfrac{C}{\omega_r R}$ 는 올바른 식 $\dfrac{1}{\omega_r CR}$ 과 달리 C 가 분자에 있어 맞지 않는다.
$\dfrac{1}{R}\sqrt{\dfrac{C}{L}}$ 는 근호 안이 $\dfrac{L}{C}$ 의 역수로 뒤집혀 맞지 않는다.
$R\sqrt{\dfrac{L}{C}}$ 는 R 이 분모가 아니라 곱해져 있어 맞지 않는다.

문제 36

다음과 같은 파형의 Laplace 변환은?

정답 및 해설

정답은 $\dfrac{3}{s}e^{-2s}$ 이다.

$3s$ 는 계단 함수가 아니라 크기 3 인 임펄스의 미분에 해당하는 변환이다.
$\dfrac{3}{s}$ 는 t = 0 에서 바로 3 이 되는 계단 함수의 변환으로 지연이 빠져 있다.
$\dfrac{3}{s}e^{2s}$ 는 지수의 부호가 양이라 2 만큼 앞당긴 파형에 해당한다.

문제 37

부하 임피던스가 Z_L = 30 + j40인 회로에서 부하에 실효 전류 I_rms = 2A가 흐를 때, 역률은?

10.3

20.4

30.6

40.8

정답 및 해설

역률은 0.6이다.

역률은 저항분과 임피던스 크기의 비이다.
$|Z_L|=\sqrt{30^2+40^2}=50\,\Omega$
$\cos\theta=\dfrac{R}{|Z_L|}=\dfrac{30}{50}=0.6$

나머지 보기는 다음 이유로 옳지 않다.

0.3은 계산값과 다르다.
0.4는 계산값과 다르다.
0.8은 리액턴스분의 비 40/50으로, 역률이 아니라 무효율의 값이다.

문제 38

다음 RC 저역 필터회로에서 ω = 1/RC 일 때, 위상은?

10°

2+45°

3-45°

4+90°

정답 및 해설

ω = 1/RC 에서 출력 위상은 −45°이다. 그림은 R 을 직렬, C 를 출력 쪽 병렬로 둔 RC 저역 필터이며, 출력은 C 양단 전압이다.

$H(j\omega)=\dfrac{V_{out}}{V_{in}}=\dfrac{1}{1+j\omega RC}$
$\omega=\dfrac{1}{RC}$ 이면 $H=\dfrac{1}{1+j}$ , 위상 $\theta=-\tan^{-1}1=-45^\circ$

이 주파수가 차단 주파수(반전력점)이며, 출력은 입력보다 45° 뒤진다.

0°는 직류 근처(ω가 0에 가까울 때)의 위상이다.
+45°는 출력이 앞서는 RC 고역 필터의 차단 주파수 위상이다.
+90°는 계산값과 다르며, 저역 필터의 위상은 0°에서 −90° 사이에만 있다.

문제 39

다음 중 레지스턴스와 쌍대 관계가 되는 것은?

1서셉턴스

2컨덕턴스

3어드미턴스

4리액턴스

정답 및 해설

레지스턴스와 쌍대 관계인 것은 컨덕턴스이다.

쌍대 관계에서는 전압과 전류, 직렬과 병렬이 서로 짝을 이루고, 저항 R은 컨덕턴스 G, 인덕턴스 L은 커패시턴스 C에 대응한다.

나머지 보기는 다음 이유로 옳지 않다.

서셉턴스는 리액턴스와 쌍대 관계이다.
어드미턴스는 임피던스와 쌍대 관계이다.
리액턴스는 서셉턴스와 쌍대 관계이다.

문제 40

의 f(t)는?

12e^-2t sin t

22e^-2t cos t

32e^-t sin 2t

42e^-t cos 2t

정답 및 해설

정답은 $f(t)=2e^{-2t}\sin t$ 이다.

$2e^{-2t}\cos t$ 의 변환은 $\dfrac{2(s+2)}{(s+2)^2+1}$ 이라 주어진 식과 다르다.
$2e^{-t}\sin 2t$ 의 변환은 $\dfrac{4}{(s+1)^2+4}$ 이라 주어진 식과 다르다.
$2e^{-t}\cos 2t$ 의 변환은 $\dfrac{2(s+1)}{(s+1)^2+4}$ 이라 주어진 식과 다르다.

문제 41

다음 전달특성을 갖는 회로는? (단, 다이오드는 이상적인 소자이다.)

정답 및 해설

문제 42

다음 회로에 대한 설명 중 틀린 것은?

1구형파를 주기적으로 발생시키는 회로이다.

2R과 C를 조절함으로써 발생하는 파형의 주파수를 조절할 수 있다.

3R₁과 R₂의 값을 조절함에 따라 출력 파형의 주파수를 조절할 수 있다.

4연산증폭기의 (+)단자의 파형은 정현파이다.

정답 및 해설

틀린 것은 연산증폭기 (+)단자의 파형이 정현파라는 설명이다. 이 회로는 구형파를 내는 비안정 멀티바이브레이터(이완 발진기)이다.

구형파를 주기적으로 발생시키는 회로라는 설명은 옳다.
R 과 C 를 조절해 주파수를 바꿀 수 있다는 설명은 충·방전 시정수 RC 가 주기를 정하므로 옳다.
R1 과 R2 를 조절해 주파수를 바꿀 수 있다는 설명은 분압비가 바뀌면 C 전압이 도달해야 할 기준 전압이 달라져 충·방전 시간이 바뀌므로 옳다.

문제 43

전달 컨덕턴스 증폭기(transconductance amplifier)의 이상적인 특성으로 옳은 것은? (단, R_i는 입력저항, R_O는 출력저항이다.)

1R_i = 0, R_O = 0

2R_i = 0, R_O = 무한대

3R_i = 무한대, R_O = 0

4R_i = 무한대, R_O = 무한대

정답 및 해설

이상적인 전달 컨덕턴스 증폭기는 입력저항과 출력저항이 모두 무한대이다.

나머지 보기는 다음 이유로 옳지 않다.

입력저항과 출력저항이 모두 0이라는 보기는 전류 입력·전압 출력인 전달 저항 증폭기의 이상적 특성이므로 틀리다.
입력저항이 0이고 출력저항이 무한대라는 보기는 입력이 전류인 전류 증폭기의 특성이므로 틀리다.
입력저항이 무한대이고 출력저항이 0이라는 보기는 전압 증폭기의 이상적 특성이므로 틀리다.

문제 44

다음 바이어스 회로가 증폭기로 동작한다면, R_B는 몇 kΩ 인가? (단, V_BE =0.7V, R_C = 5kΩ, V_CC = 10V, β = 100, I_C = 1mA 이다.)

1135

2270

3465

4930

정답 및 해설

이 회로는 컬렉터-베이스 자기바이어스(collector-to-base bias) 구조로, R_B가 컬렉터 단자에서 베이스로 연결되어 있다.

문제 45

1고주파수대역에서 C₃에 의한 바이어스 효과가 크기 때문에 이득이 감소한다.

2BJT의 접합용량은 고주파수대역에서 이득감소의 원인이 된다.

3C₁, C₂는 저주파에서 그 양단의 전압 강하로 인해서 전압이득을 감소시킨다.

4R_E는 저주파에서 부궤환을 일으켜서 이득을 감소시킨다.

정답 및 해설

틀린 것은 고주파수대역에서 C3 에 의한 바이어스 효과로 이득이 감소한다는 설명이다.

BJT 의 접합용량이 고주파 이득 감소의 원인이라는 설명은 접합용량의 리액턴스가 고주파에서 작아져 신호를 분로시키므로 옳다.
C1, C2 가 저주파에서 양단 전압 강하로 이득을 줄인다는 설명은 결합 커패시터 리액턴스가 저주파에서 커지므로 옳다.
RE 가 저주파에서 부궤환을 일으켜 이득을 줄인다는 설명은 C3 의 바이패스가 저주파에서 약해져 RE 가 교류적으로 드러나므로 옳다.

문제 46

이상적인 발진회로의 발진조건으로 옳은 것은?

1귀환 루프 이득이 1 보다 커야 한다.

2귀환 루프 이득이 1 보다 적어야 한다.

3귀환 루프 위상천이가 0° 이어야 한다.

4귀환 루프 위상천이가 180° 이어야 한다.

정답 및 해설

귀환 루프 이득이 1보다 크면 발진 진폭이 계속 증가한다.
귀환 루프 이득이 1보다 작으면 감쇠된다.
귀환 루프 위상천이가 180°이면 상쇄되어 발진이 불가능하다.

문제 47

다음 회로의 입출력 특성곡선으로 적절한 것은? (단, R = 10Ω, 다이오드는 이상적인 소자이며, slope는 절댓값이다.)

정답 및 해설

정답은 v 가 양일 때 기울기 1/10 로 증가하고 v 가 음일 때 i = 0 인 특성이다.

v 가 양인 쪽에서 기울기 10 인 특성은 기울기가 $\dfrac{1}{R}=\dfrac{1}{10}$ 과 다르다.
v 가 음인 쪽에서 기울기 10 으로 전류가 흐르는 특성은 다이오드가 역방향인 쪽에서 도통한다고 본 것이라 맞지 않는다.
v 가 음인 쪽에서 기울기 1/10 로 전류가 흐르는 특성은 기울기 크기는 맞지만 도통 방향이 반대이다.

문제 48

단접합 트랜지스터(Unijunction Transistor)를 이용한 다음 회로에서 X와 Y점에서 각각 나타나는 전압 파형은?

1X – 정현파, T – 톱니파

2X – 톱니파, T – 정현파

3X – 펄스파, T – 톱니파

4X – 톱니파, T – 펄스파

정답 및 해설

정답은 X 점은 톱니파, Y 점은 펄스파이다. 그림은 UJT 를 이용한 이완 발진기이다.

Y 는 베이스 1 과 R2 사이의 점으로, 방전 순간에만 R2 에 큰 전류가 흘러 짧은 펄스파가 나타난다.

X 를 정현파로 본 조합은 이 회로에 LC 공진이나 정현파 궤환 회로가 없어 맞지 않는다.
X 를 톱니파, Y 를 정현파로 본 조합은 Y 에 방전 순간의 펄스만 나타나므로 맞지 않는다.
X 를 펄스파, Y 를 톱니파로 본 조합은 두 점의 파형을 뒤바꾼 것이다.

문제 49

어떤 차동증폭기의 차동이득은 1000이며, 동상이득은 0.1 일 때, 동상신호 제거비 CMRR은 몇 dB 인가?

160

280

31000

410000

정답 및 해설

CMRR은 80 dB이다.

$\mathrm{CMRR}=\dfrac{A_d}{A_c}=\dfrac{1000}{0.1}=10^4$
데시벨로 환산한다.
$20\log_{10}10^4=80\,\mathrm{dB}$

나머지 보기는 다음 이유로 옳지 않다.

60 dB는 계산값과 다르다.
1000은 차동이득 값으로, 계산값과 다르다.
10000은 dB로 환산하지 않은 비율 값이므로 틀리다.

문제 50

다음과 같은 궤환 증폭기의 전체 이득 X_o/X_i 는?

정답 및 해설

정답은 $\dfrac{A}{1-A\beta}$ 이다. 그림의 합산점에서 입력 Xi 와 궤환 신호가 모두 + 부호로 더해지는 정궤환 구조이다.

$X_o=A(X_i+\beta X_o)$
$X_o(1-A\beta)=AX_i$
$\dfrac{X_o}{X_i}=\dfrac{A}{1-A\beta}$

$\dfrac{A}{1+A\beta}$ 는 궤환 신호를 빼는 부궤환일 때의 이득이다.
$\dfrac{A\beta}{1-A\beta}$ 는 분자에 β 가 곱해져 계산값과 다르다.
$\dfrac{A\beta}{1+A\beta}$ 는 분자에 β 가 곱해지고 부호도 부궤환 형태라 계산값과 다르다.

문제 51

미분기의 입력에 삼각파형이 공급되면 출력파형은? (단, 입력전원 및 구성소자의 값은 미분가능영역에 존재한다.)

1반전된 삼각파

2정현파

3구형파

4직류레벨

정답 및 해설

미분기에 삼각파를 넣으면 출력은 구형파이다.

나머지 보기는 다음 이유로 옳지 않다.

반전된 삼각파라는 보기는 기울기가 일정한 구간에서 출력이 일정한 값이므로 틀리다. 삼각파는 구형파를 적분할 때 얻어진다.
정현파라는 보기는 틀리다. 정현파는 정현파를 미분할 때 나오는 파형이다.
직류레벨이라는 보기는 기울기의 부호가 번갈아 바뀌어 출력도 부호가 번갈아 바뀌므로 틀리다.

문제 52

정답 및 해설

문제 53

어느 방송국의 송신출력이 15kW, 변조도 1, 안테나의 저항이 50Ω일 때 반송파의 크기는 얼마인가?

11 kV

29 kV

315 kV

417 kV

정답 및 해설

문제 54

다음 중 BJT의 동작점 Q의 변동에 영향이 적은 것은?

1온도변화에 의한 I_CO 변화

2온도변화에 의한 V_BE 변화

3BJT의 품질 불균일에 의한 β값 변화

4회로내의 커패시터값 변화

정답 및 해설

동작점 변동에 영향이 적은 것은 회로 내 커패시터값 변화이다.

나머지 보기는 다음 이유로 옳지 않다.

온도 변화에 의한 $I_{CO}$ 변화는 컬렉터 전류를 바꾸어 동작점을 이동시킨다.
온도 변화에 의한 $V_{BE}$ 변화는 베이스 전류를 바꾸어 동작점을 이동시킨다.
BJT의 품질 불균일에 의한 $\beta$ 값 변화는 컬렉터 전류의 크기를 바꾸어 동작점을 이동시킨다.

문제 55

고역 차단주파수가 1000kHz 인 증폭회로를 2단으로 종속 연결했을 때 종합 고역 차단주파수는 약 몇 kHz 인가?

1640

2820

31000

42000

정답 및 해설

문제 56

다음 FET 증폭회로의 소신호 전압이득은? (단, 채널변조효과는 고려하지 않으며 g_m = 8mS, R_D = 5kΩ 이다.)

1-10

2-20

3-40

4-50

정답 및 해설

이 회로의 소신호 전압이득은 −40이다.

$A_v = -g_m R_D = -(8\times10^{-3})(5\times10^{3}) = -40$

부호 −는 공통 소스 증폭기의 출력이 입력과 위상이 반전됨을 뜻한다. 다른 보기 값 −10, −20, −50 은 계산값과 다르다.

문제 57

다음 수정 발진회로의 특징 중 틀린 것은?

1발진 주파수는 수정 진동자의 공진 주파수(고유 주파수)로 결정된다.

2발진 주파수가 안정적인 이유는 발진 조건을 만족하는 유동성 주파수의 범위가 매우 좁기 때문이다.

3수정 진동자의 Q는 매우 좁다.

4주위 온도의 영향이 적다.

정답 및 해설

문제 58

A급 증폭기에 대한 설명 중 옳은 것은?

1출력 전력이 매우 크다.

2컬렉터 전류는 입력 신호의 전주기 동안 흐른다.

3동작점은 전달특성 곡선의 차단점 이하에 되게 바이어스를 가해 동작시킨다.

4일그러짐이 매우 크다.

정답 및 해설

문제 59

다음 중 입력 신호의 (+), (-)의 피크를 어느 기준 레벨로 바꾸어 고정시키는 회로는?

1클램퍼

2클리퍼

3리미터

4필터

정답 및 해설

신호의 양과 음의 피크를 기준 레벨로 고정하는 회로는 클램퍼이다.

나머지 보기는 다음 이유로 옳지 않다.

클리퍼는 기준 레벨 이상 또는 이하의 파형 일부를 잘라 내는 회로이므로 파형을 이동시키는 것이 아니다.
리미터는 출력 진폭을 일정 한도로 제한하여 파형 일부를 잘라 내는 회로이므로 파형을 이동시키는 것이 아니다.
필터는 주파수 성분을 선택적으로 통과시키거나 차단하는 회로이다.

문제 60

다음 연산증폭기를 이용한 회로에서 전류 I_L은 몇 mA 인가? (단, V₁ = 3V, V₂ = 7V, R_L = 15kΩ, R₁ = R₂ = R₃ = R₄ = 10kΩ이다.)

10.1

20.2

30.4

40.8

정답 및 해설

부하 전류 $I_L$ 은 0.4mA이다.

문제 61

SCR 소자에 대한 설명 중 틀린 것은?

1게이트에 인가된 작은 전류로 Turn-on 할 수 있다.

2pnpn 구조의 3단자 소자이다.

3게이트의 극히 작은 전력에 의하여 Turn-on 될 수 있다.

4Turn-on 이후 게이트 전압을 차단하여 Turn-off 할 수 있다.

정답 및 해설

틀린 설명은 Turn-on 이후 게이트 전압을 차단하여 Turn-off 할 수 있다는 보기이다.

나머지 보기는 옳은 내용이다.

게이트에 인가된 작은 전류로 Turn-on 할 수 있다는 보기는 옳은 내용이다.
pnpn 구조의 3단자 소자(애노드·캐소드·게이트)라는 보기는 옳은 내용이다.
게이트의 극히 작은 전력으로 Turn-on 될 수 있다는 보기는 옳은 내용이다.

문제 62

홀(hall) 효과와 가장 관계가 깊은 것은?

1자장계

2고저항 측정기

3전류계

4분압계

정답 및 해설

문제 63

11.92×10⁶[cm/s]

23.84×10⁶[cm/s]

31.92×10⁶[m/s]

43.84×10⁶[m/s]

정답 및 해설

전리에 필요한 최소 전자 속도는 $1.92\times10^{6}\,\mathrm{m/s}$ 이다.

나머지 보기는 다음 이유로 옳지 않다.

$1.92\times10^{6}\,\mathrm{cm/s}$ 는 단위가 달라 계산값(m/s 기준)보다 100배 작은 값이다.
$3.84\times10^{6}\,\mathrm{cm/s}$ 는 계산값과 다르다.
$3.84\times10^{6}\,\mathrm{m/s}$ 는 계산값과 다르다.

문제 64

서미스터(thermistor) 용도로 틀린 것은?

1트랜지스터 회로의 온도 보상

2FM 전력계

3온도 검출

4발진기

정답 및 해설

문제 65

10.12 eV

20.012 eV

30.24 eV

40.024 eV

정답 및 해설

감소된 일함수의 양은 0.012 eV이다.

나머지 보기는 다음 이유로 옳지 않다.

0.12 eV는 계산값과 다르다.
0.24 eV는 계산값과 다르다.
0.024 eV는 계산값과 다르다.

문제 66

1r_p : r_α : r_e = 1 : 2 :

2r_p : r_α : r_e = 1 : 4 :

3r_p : r_α : r_e =

: 1 : 2

4r_p : r_α : r_e =

: 4 : 1

정답 및 해설

궤도 반경의 비는 양성자 : α입자 : 전자 = $1:2:\dfrac{1}{1840}$ 이다.

$1:4:\dfrac{1}{1840}$ 은 α입자 항이 계산값 2 와 다르다.
$\dfrac{1}{1840}:1:2$ 는 양성자 반경을 전자 몫인 1/1840 로 두어 계산한 비와 다르다.
$\dfrac{1}{1840}:4:1$ 도 양성자·α입자·전자 항이 모두 계산한 비와 다르다.

문제 67

건(Gunn) 다이오드에서 부성저항이 생기는 원인은?

1캐리어농도의 전압의존성

2캐리어농도의 온도의존성

3유효질량의 온도의존성

4유효질량의 전압의존성

정답 및 해설

건 다이오드의 부성저항은 유효질량의 전압 의존성 때문에 생긴다.

나머지 보기는 다음 이유로 옳지 않다.

캐리어 농도의 전압 의존성이라는 보기는 틀리다. 밸리 간 전이는 캐리어 수가 아니라 유효질량과 이동도를 바꾼다.
캐리어 농도의 온도 의존성이라는 보기는 틀리다. 이 부성저항은 온도가 아니라 전계(전압)에 의한 현상이다.
유효질량의 온도 의존성이라는 보기는 틀리다. 이 부성저항은 온도가 아니라 전계(전압)에 의한 현상이다.

문제 68

다음 중 에너지밴드에 속하지 않는 것은?

1전도대

2금지대

3가전자대

4전기대

정답 및 해설

문제 69

다음 중 N형 반도체에서 농도의 관계식으로 옳은 것은? (단, n : 전자의 농도, p : 정공의 농도)

1n = p

2np = 0

3n ＜ p

4n ＞ p

정답 및 해설

N형 반도체에서는 전자 농도가 정공 농도보다 크다.

N형은 전자가 다수 캐리어이고 정공이 소수 캐리어이다. 열평형에서는 $np=n_i^2$ 가 유지된다.

나머지 보기는 다음 이유로 옳지 않다.

n과 p가 같다는 보기는 진성 반도체의 관계이다.
np가 0이라는 보기는 틀리다. 질량작용 법칙에 따라 np는 $n_i^2$ 으로 0이 아니다.
n이 p보다 작다는 보기는 정공이 다수 캐리어인 P형 반도체의 관계이다.

문제 70

다음 중 PN 접합에 관한 설명 중 옳은 것은?

1공간전하 영역은 역방향 바이어스가 커지면 증가한다.

2공간전하 영역은 불순물 농도에 비례 하여 커진다.

3접합용량은 역방향 바이어스가 증가하면 커진다.

4접합용량은 불순물 농도가 증가하면 감소한다.

정답 및 해설

옳은 설명은 역방향 바이어스가 커지면 공간전하 영역이 넓어진다는 보기이다.

나머지 보기는 다음 이유로 옳지 않다.

공간전하 영역이 불순물 농도에 비례하여 커진다는 보기는 틀리다. 불순물 농도가 높을수록 공핍층 폭은 좁아진다.
접합용량이 역방향 바이어스가 증가하면 커진다는 보기는 틀리다. 폭이 넓어지므로 접합용량은 감소한다.
접합용량이 불순물 농도가 증가하면 감소한다는 보기는 틀리다. 농도가 높으면 폭이 좁아져 접합용량은 증가한다.

문제 71

접합형 트랜지스터의 구조에 대한 설명으로 옳은 것은?

1이미터, 베이스, 컬렉터의 폭은 같게 한다.

2불순물의 농도는 컬렉터를 가장 크게, 이미터를 가장 작게 한다.

3베이스 폭은 이미터와 컬렉터의 폭과 비교할 때 비교적 좁게 한다.

4베이스 폭은 비교적 넓게 하고, 불순물은 많이 넣는다.

정답 및 해설

접합형 트랜지스터는 베이스 폭을 이미터·컬렉터보다 좁게 만든 구조이다.

베이스가 얇아야 이미터에서 주입된 캐리어가 베이스 안에서 재결합하지 않고 대부분 컬렉터에 도달해 전류 증폭이 일어난다.

나머지 보기는 옳지 않다.

세 영역의 폭을 같게 한다는 설명은 틀리다. 베이스를 특히 얇게 만든다.
컬렉터의 불순물 농도를 가장 크게, 이미터를 가장 작게 한다는 설명은 틀리다. 이미터는 캐리어를 많이 주입해야 하므로 가장 높은 농도로 도핑한다.
베이스를 넓게 하고 불순물을 많이 넣는다는 설명은 틀리다. 베이스가 넓고 농도가 높으면 재결합이 늘어 컬렉터에 도달하는 캐리어가 줄어든다.

문제 72

터널 다이오드(tunnel diode)의 설명 중 틀린 것은?

1부성 저항 특성을 나타낸다.

2마이크로파 발진용으로 사용된다.

3공간 전하층이 일반 다이오드 보다 넓다.

4역바이어스 상태에서 전도성이 양호하다.

정답 및 해설

터널 다이오드에서 공간 전하층이 일반 다이오드보다 넓다는 설명이 틀리다.

터널 다이오드는 불순물을 매우 높게 도핑해 공간 전하층(공핍층)이 극히 얇고, 그 덕분에 캐리어가 장벽을 터널링으로 통과한다.

나머지 보기는 모두 옳은 내용이다.

부성 저항 특성을 나타낸다는 설명은 옳다. 순방향 전압을 올릴 때 전류가 오히려 줄어드는 구간이 있다.
마이크로파 발진용으로 사용된다는 설명은 옳다. 부성 저항과 빠른 터널링 응답을 이용한다.
역바이어스 상태에서 전도성이 양호하다는 설명은 옳다. 역방향에서도 터널링으로 전류가 잘 흐른다.

문제 73

페르미-디랙(Fermi-Dirac) 분포함수에 대한 설명으로 틀린 것은? (단, E_f : 페르미준위, f(E) : 페르미함수, k : 볼쯔만 상수, T : 절대온도 이다.)

1절대온도 0 K 에서는 E ＞ E_f 이면 f(E) = 0 이 된다.

2온도에 따라 변화한다.

3수식표현은

로 나타낸다.

4Pauli의 배타율을 따른다.

정답 및 해설

틀린 보기는 분모가 $e^{(E-E_f)/kT}-1$ 인 수식이다.

나머지 보기는 옳은 내용이다.

절대온도 0K 에서 E 가 Ef 보다 크면 지수가 무한대로 커져 f(E)=0 이 된다.
온도에 따라 변화한다는 것은 식 안에 T 가 있어 온도가 오르면 Ef 부근의 계단이 완만해지므로 옳다.
Pauli 의 배타율을 따른다는 것은 한 양자 상태에 전자가 하나만 들어갈 수 있어 점유 확률이 1 을 넘지 않는 분포라는 뜻으로 옳다.

문제 74

페르미-디랙 분포(Fermi-Dirac distribution)에서 T = 0 K 일 때 분포 함수의 성질로 옳은 것은? (단, E_f : 페르미준위, f(E) = 페르미함수)

1f(E) = 1, E ＜ E_f

2f(E) = 1/2, E ＞ E_f

3f(E) = 1/2, E ＜ E_f

4f(E) = 1, E ＞ E_f

정답 및 해설

절대영도에서 페르미-디랙 분포는 페르미 준위보다 낮은 에너지에서 함수값이 1이다.

나머지 보기는 옳지 않다.

페르미 준위보다 높은 에너지에서 f(E)=1/2 이라는 설명은 틀리다. 그 구간의 값은 0이다.
페르미 준위보다 낮은 에너지에서 f(E)=1/2 이라는 설명은 틀리다. 그 구간의 값은 1이다. 1/2 은 T가 0보다 클 때 E= $E_F$ 에서의 값이다.
페르미 준위보다 높은 에너지에서 f(E)=1 이라는 설명은 틀리다. 그 구간에서는 전자가 존재하지 않아 값이 0이다.

문제 75

반도체의 성질에 대한 설명으로 틀린 것은?

1반도체는 역기전력이 크며 부 온도계수를 갖는다.

2PN 접합 부근에서는 n에서 p로 전계가 생긴다.

3직접 재결합률은 정공밀도와 전자밀도의 곱에 비례한다.

4p형 반도체의 억셉터 원자는 정상 동작온도에서 부전하가 된다.

정답 및 해설

문제 76

광전면에서 방출된 전자의 운동에너지는? (단, h는 plank의 상수이고, eø는 광전면의 일함수이다.)

정답 및 해설

방출 전자의 운동에너지는 $\dfrac{1}{2}mv^2=h\nu-e\phi$ 이다.

$h\nu+e\phi$ 꼴은 일함수를 빼지 않고 더해 에너지 보존과 맞지 않는다.
$h\nu^2+e\phi$ 꼴은 광자 에너지가 진동수에 비례하는 $h\nu$ 가 아니고 일함수도 더해 틀리다.
$h\nu^2-e\phi$ 꼴은 일함수는 뺐지만 광자 에너지를 진동수의 제곱으로 써서 틀리다.

문제 77

공기 중에서 거리가 r 만큼 떨어진 두 점전하 q₁, q₂ 사이에 작용하는 전기적인 인력은? (단, ε₀은 진공의 유전율이다.)

정답 및 해설

두 점전하 사이의 힘은 $F=\dfrac{q_1q_2}{4\pi\varepsilon_0 r^2}$ 이다.

$\dfrac{q_1q_2}{4\pi\varepsilon_0 r}$ 는 거리 r 에 반비례하는 꼴로, 힘이 아니라 위치 에너지의 형태라 틀리다.
$\dfrac{q_1q_2}{\sqrt{4\pi\varepsilon_0 r}}$ 는 분모 전체에 제곱근을 씌워 거리 의존성과 차원이 맞지 않는다.
$\dfrac{q_1q_2}{\sqrt{4\pi\varepsilon_0 r^2}}$ 역시 제곱근 때문에 힘이 거리 r 에 반비례하게 되어 틀리다.

문제 78

재결합 중심(recombination center)의 원인이 되는 설명으로 틀린 것은?

1결정표면의 불균일

2순도가 높은 결정

3결정격자의 결함

4불순물에 의한 격자 결함

정답 및 해설

순도가 높은 결정은 불순물과 격자 결함이 적어 오히려 재결합 중심 형성을 억제하므로 틀린 설명이다.

문제 79

발광 다이오드(LED)에 대한 설명 중 틀린 것은?

1GaP, GaAsP 등 화합물 반도체로 만들어진다.

2PN 접합이 순바이어스 되었을 때 전자와 정공의 재결합 과정에서 빛이 발생된다.

3일반적으로 간접형 반도체로 제작된다.

4LED에 흐르는 전류에 따라 상대 광도가 선형적으로 변하는 특성을 갖는다.

정답 및 해설

발광 다이오드에 대해 일반적으로 간접형 반도체로 제작된다는 설명이 틀리다.

나머지 보기는 모두 옳은 내용이다.

GaP, GaAsP 등 화합물 반도체로 만들어진다는 설명은 옳다. GaP 자체는 간접형이지만 질소 같은 등전자 불순물 준위를 이용해 발광시키며, 주류 LED 재료는 직접형이다.
순방향 바이어스에서 전자와 정공이 재결합하며 빛이 발생한다는 설명은 옳다.
전류에 따라 상대 광도가 선형적으로 변한다는 설명은 옳다. 광출력은 주입 전류에 거의 비례한다.

문제 80

파울리(pauli)의 배타 원리에 관한 설명으로 옳은 것은?

1전자는 낮은 준위의 양자상태에서 높은 준위의 양자 상태로 되려는 성질이 있다.

2동일한 양자 상태에 다수의 전자가 있기를 원한다.

3어느 한 원자 내에서 2개의 전자가 같은 양자 상태에 존재할 수 없다.

4전자의 스핀(spin)은 평형을 이루도록 상호작용을 한다.

정답 및 해설

파울리의 배타 원리는 한 원자 안에서 두 전자가 같은 양자 상태에 있을 수 없다는 원리이다.

나머지 보기는 옳지 않다.

전자가 낮은 준위에서 높은 준위로 되려는 성질이 있다는 설명은 틀리다. 배타 원리는 준위 이동 성질이 아니라 상태 중복 금지를 말한다.
동일한 양자 상태에 다수의 전자가 있기를 원한다는 설명은 틀리다. 배타 원리는 오히려 이를 금지한다.
전자의 스핀이 평형을 이루도록 상호작용한다는 설명은 틀리다. 배타 원리는 스핀 상호작용이 아니라 양자수 조합의 중복 금지를 다룬다.

문제 81

다음 마이크로 명령어로 구성되는 명령어는?

1ADD(더하기)

2LOAD(인출)

3JMP(분기)

4STA(저장)

정답 및 해설

이 마이크로 연산들로 이루어진 명령어는 LOAD(인출)이다.

ADD(더하기)는 마지막 단계가 AC ← AC + MBR 처럼 기존 AC 값과 더해야 하는데, 그림은 AC 에 MBR 값을 그대로 넣는다.
JMP(분기)는 메모리를 읽지 않고 PC ← IR(addr) 로 프로그램 카운터를 바꾸는 동작이다.
STA(저장)는 MBR ← AC, M[MAR] ← MBR 처럼 AC 의 값을 메모리에 쓰는 방향이라 데이터 흐름이 반대다.

문제 82

다음 중 순서도(flowchart) 종류에 해당되지 않는 것은?

1시스템 순서도(system flowchart)

2실체 순서도(entity flowchart)

3상세 순서도(detail flowchart)

4개략 순서도(general flowchart)

문제 83

16개의 플립플롭으로 된 시프트 레지스터에 15₍₁₀₎가 기억되어 있을 때, 3 비트만큼 왼쪽으로 시프트한 결과는?

110₍₁₀₎

230₍₁₀₎

360₍₁₀₎

4120₍₁₀₎

정답 및 해설

왼쪽으로 3비트 시프트하면 값이 8배가 되어 120이 된다.

시프트 레지스터에서 왼쪽으로 1비트 시프트할 때마다 값이 2배가 된다.
$15=00001111_{2}$
$15\times2^{3}=120=01111000_{2}$
16비트이므로 넘침이 없다.

나머지 보기는 계산값과 다르다.

10은 계산값과 다르다.
30은 1비트만 왼쪽으로 시프트한 값이다.
60은 2비트만 왼쪽으로 시프트한 값이다.

문제 84

C언어에서 변수 앞에 * 기호를 사용하는 데이터형은?

1array

2pointer

3long

4float

정답 및 해설

C언어에서 변수 앞에 * 기호를 붙여 선언하는 데이터형은 포인터(pointer)이다.

포인터 변수는 값이 아니라 메모리 주소를 저장하며, 선언할 때와 가리키는 대상을 참조할 때 * 기호를 쓴다.

나머지 보기는 옳지 않다.

배열은 대괄호로 크기를 지정해 선언하는 같은 형의 연속 저장 구조이다.
long은 정수 자료형이다.
float는 실수 자료형이다.

문제 85

스택 메모리를 이용하여 수식 E = (A + B – C)× D 연산을 하려고 할 때, 연산 명령어 순서로 옳은 것은?

1SUB → MUL → ADD

2ADD → MUL → SUB

3MUL → ADD → SUB

4ADD → SUB → MUL

정답 및 해설

스택 연산 순서는 ADD, SUB, MUL 순이다.

나머지 보기는 옳지 않다.

SUB로 시작하는 순서는 틀리다. 뺄셈에 쓸 A+B 결과가 아직 없다.
ADD 다음에 MUL을 하는 순서는 틀리다. C를 빼기 전에 곱하면 괄호 안 계산이 끝나지 않은 값에 D가 곱해진다.
MUL로 시작하는 순서는 틀리다. 곱셈은 괄호 계산이 끝난 뒤에 해야 한다.

문제 86

2의 보수를 이용하는 8비트 시스템에서 (-15) -3의 연산 결과는?

111101101

210010010

311101110

410010001

정답 및 해설

(-15)-3 = -18 이며 8비트 2의 보수 표현은 11101110이다.

-15의 2의 보수는 $11110001$ , 3은 $00000011$ 이므로 $11110001-00000011=11101110$ 이다.
확인: 18= $00010010$ , 반전 $11101101$ , 1을 더하면 $11101110$ 이다.

나머지 보기는 계산값과 다르다.

11101101은 -19를 나타내므로 계산값과 다르다.
10010010은 -110을 나타내므로 계산값과 다르다.
10010001은 -111을 나타내므로 계산값과 다르다.

문제 87

1024×16 비트의 주기억장치를 가진 컴퓨터에서 MAR(Memory Address Reigster)과 MBR(Memory Buffer Reigster)의 비트 수는?

1MAR = 6 bits, MBR = 10 bits

2MAR = 10 bits, MBR = 6 bits

3MAR = 10 bits, MBR = 16 bits

4MAR = 18 bits, MBR = 10 bits

정답 및 해설

MAR은 10비트, MBR은 16비트이다.

MAR은 주소를 담으므로 $1024=2^{10}$ 개 주소를 지정하는 10비트이고, MBR은 한 번에 읽고 쓰는 워드 길이인 16비트이다.

나머지 보기는 옳지 않다.

MAR 6비트, MBR 10비트는 틀리다. 6비트로는 1024개 주소를 지정할 수 없고 MBR이 워드 길이와 다르다.
MAR 10비트, MBR 6비트는 틀리다. MBR은 워드 길이인 16비트여야 한다.
MAR 18비트, MBR 10비트는 틀리다. 두 값 모두 주소 수와 워드 길이에 맞지 않는다.

문제 88

논리회로를 설계하는 과정에서 최적화를 위한 고려 대상이 아닌 것은?

1전파 지연시간의 최소화

2사용 게이트 수의 최소화

3게이트 종류의 다양화

4게이트 간 상호변수의 최소화

문제 89

C 언어에 대한 설명 중 틀린 것은?

1C 언어의 기원은 ALGOL에서 찾을 수 있다.

2뛰어난 이식성을 가지고 있다.

3분할 컴파일이 가능하다.

4비트 연산을 지원하지 않는다.

정답 및 해설

C언어에 대해 비트 연산을 지원하지 않는다는 설명이 틀리다.

C언어는 비트 AND, OR, XOR, 보수, 시프트 연산자를 제공해 저수준 비트 조작이 가능하다.

나머지 보기는 모두 옳은 내용이다.

C언어의 기원이 ALGOL에 있다는 설명은 옳다. ALGOL 60에서 CPL, BCPL, B를 거쳐 C로 이어졌다.
뛰어난 이식성을 가지고 있다는 설명은 옳다. 여러 기종에서 거의 같은 소스로 컴파일된다.
분할 컴파일이 가능하다는 설명은 옳다. 여러 파일로 나누어 컴파일한 뒤 연결할 수 있다.

문제 90

불대수 (A+B)(A+C)를 간략화 하면?

1ABC

2A+B+C

3AB+C

4A+BC

정답 및 해설

$(A+B)(A+C)$ 를 간략화하면 A+BC이다.

분배하면 $AA+AC+AB+BC=A+AC+AB+BC$ , 이를 묶으면 $A(1+C+B)+BC=A+BC$ 이다. 곧 A가 1이면 결과가 1이다.

나머지 보기는 옳지 않다.

ABC는 틀리다. A=1, B=0 이면 원식이 1인데 이 식은 0이다.
A+B+C는 틀리다. A=0, B=1, C=0 이면 원식이 0인데 이 식은 1이다.
AB+C는 틀리다. A=1, B=0, C=0 이면 원식이 1인데 이 식은 0이다.

문제 91

다음 설명의 입·출력 방식은?

1직접 제어 방식

2DMA(Direct Memory Access) 방식

3프로그램에 의한 I/O 방식

4인터럽트에 의한 I/O 방식

문제 92

16×1 멀티플렉서에서 필요한 선택신호는 몇 개인가?

416

정답 및 해설

16×1 멀티플렉서에는 선택신호가 4개 필요하다.

입력이 16개이므로 이를 구분하는 데 필요한 선택선 수는 $\log_{2}16=4$ 이다.

나머지 보기는 계산값과 다르다.

선택신호 1개는 입력 2개를 구분할 수 있을 뿐이다.
선택신호 8개는 256개 입력을 구분할 수 있는 수이므로 필요 수보다 많다.
선택신호 16개는 입력 수 자체이며 필요한 선택선 수보다 많다.

문제 93

부동소수점 표현 방식의 설명 중 틀린 것은?

1고정소수점 표현보다 표현할 수 있는 범위가 넓다.

2매우 큰 수를 표시하기에 편리하다.

3수의 표현은 지수부분, 가수부분만으로 구분 표현한다.

432비트 길이의 단일정밀도의 지수부는 일반적으로 7개의 비트를 사용한다.

정답 및 해설

문제 94

다음 JK 플립플롭의 특성표에서 (a)와 (b)는?

1(a) = 0, (b) = 0

2(a) = 0, (b) = 1

3(a) = 1, (b) = 0

4(a) = 1, (b) = 1

정답 및 해설

(a) = 1, (b) = 0 이다.

그림의 특성표에서 (a)는 Q(t)=0, J=1, K=1 인 행이고 (b)는 Q(t)=1, J=1, K=1 인 행이다. JK 플립플롭은 J=K=1 이면 출력이 반전(토글)된다.

(a)=0, (b)=0 은 J=K=1 에서 출력을 0 으로 고정하는 것이라 토글과 다르다.
(a)=0, (b)=1 은 J=K=1 에서 이전 상태를 유지하는 것이라 토글과 다르다.
(a)=1, (b)=1 은 J=K=1 에서 출력을 1 로 고정하는 것이라 토글과 다르다.

문제 95

다음 소프트웨어의 분류 중 성격이 다른 하나는?

1미들웨어

2프리웨어

3쉐어웨어

4라이트웨어

정답 및 해설

문제 96

7-bit 해밍 코드에서 오류를 수정할 때 Parity bit 의 위치는?

11, 2, 3번째 비트에 위치한다.

21, 2, 4번째 비트에 위치한다.

31, 3, 7번째 비트에 위치한다.

41, 5, 7번째 비트에 위치한다.

정답 및 해설

7비트 해밍 코드에서 패리티 비트는 위치 1, 2, 4에 놓는다.

패리티 비트는 비트 위치가 2의 거듭제곱인 자리에 두고, 나머지 위치 3, 5, 6, 7에 데이터 비트를 둔다.

나머지 보기는 옳지 않다.

위치 1, 2, 3 배치는 틀리다. 위치 3은 2의 거듭제곱이 아니라 데이터 자리이다.
위치 1, 3, 7 배치는 틀리다. 위치 3과 7은 데이터 자리이다.
위치 1, 5, 7 배치는 틀리다. 위치 5와 7은 데이터 자리이다.

문제 97

다음과 같은 명령어 형식을 만들기 위해 요구되는 명령의 최소 비트(bit)는?

112

215

317

419

정답 및 해설

명령어에 필요한 최소 비트 수는 19비트이다.

그림의 명령어 형식은 F | I | B | M 네 필드이며, 각 필드는 표현할 경우의 수를 담을 수 있는 최소 비트 수가 필요하다.

12비트·15비트·17비트 보기는 필드별 비트 수의 합보다 작아 네 필드를 모두 담지 못한다.

문제 98

사용자가 프로그래밍 할 수 없는 ROM은?

1Mask ROM

2UVEPRROM

3EPROM

4EEPROM

정답 및 해설

사용자가 프로그래밍할 수 없는 ROM은 마스크 ROM이다.

마스크 ROM은 제조 공정에서 내용이 고정되어 이후 사용자가 쓸 수 없다.

나머지 보기는 옳지 않다.

자외선 소거형 PROM 계열은 자외선으로 지운 뒤 사용자가 다시 프로그래밍할 수 있다.
EPROM은 자외선으로 지우고 사용자가 다시 쓸 수 있다.
EEPROM은 전기적으로 지우고 사용자가 다시 쓸 수 있다.

문제 99

다음 karnaugh맵을 간략화 하면?

3A + B

정답 및 해설

카르노 맵을 간략화하면 A이다.

$F=A\bar{B}+AB=A(\bar{B}+B)=A$

$\bar{A}$ 는 A=0 일 때 1 이 되는 함수로, 맵에서 1 이 있는 행과 반대다.
A + B 는 A=0, B=1 칸도 1 이 되어야 하지만 맵의 그 칸은 0 이다.
$\bar{A}+\bar{B}$ 는 A=0 행이 모두 1 이고 A=1, B=1 칸이 0 이어야 하므로 맵과 다르다.

문제 100

다음 중 마스크 연산을 하기 위해 사용하는 게이트는?

1OR

2AND

3EX-OR

4NOT

정답 및 해설

마스크 연산에는 AND 게이트를 사용한다.

AND는 마스크 비트가 1인 자리의 값은 그대로 통과시키고, 0인 자리는 0으로 지운다. 그래서 원하는 비트만 남길 때 쓴다.

나머지 보기는 옳지 않다.

OR 게이트는 특정 비트를 1로 세트하는 데 쓰인다.
EX-OR 게이트는 특정 비트를 반전(보수)시키는 데 쓰인다.
NOT 게이트는 모든 비트를 반전시킬 뿐 선택적으로 걸러내지 못한다.