해설 보기
정답이상적 연산증폭기에서 무한대인 것은 '전압이득'이므로, 전류이득이 무한대라고 한 ③이 옳지 않은 설명입니다.
핵심 개념
이상적 연산증폭기(Ideal Op-Amp)의 가정
이상적인 연산증폭기는 해석을 단순화하기 위해 몇 가지 극단적인 특성을 가정합니다. 첫째, 두 입력단자 사이의 입력저항이 무한대여서 입력전류가 0이 됩니다(가상 개방). 둘째, 출력저항이 0이어서 부하와 무관하게 이상적인 전압원처럼 동작합니다. 셋째, 개방루프 '전압이득'이 무한대여서 부귀환을 걸면 두 입력단자 전압이 같아집니다(가상 단락). 넷째, 대역폭이 무한대라 모든 주파수에서 동일한 이득을 가지며, 그 밖에 슬루율 무한대, 오프셋 전압 0, CMRR 무한대 등이 함께 가정됩니다. 이 문제는 이 표준 가정 목록 중 '전압이득'을 '전류이득'으로 바꿔 놓은 선지를 골라내는 문항입니다.
선지별 해설
①이상적 연산증폭기는 입력저항이 무한대라고 가정합니다. 그 결과 반전·비반전 입력단자로 흘러 들어가는 전류가 0이 되어 '가상 개방' 조건이 성립합니다.
②이상적 연산증폭기의 출력저항은 0으로 가정합니다. 따라서 출력단에 어떤 부하가 걸려도 출력전압이 떨어지지 않는 이상적인 전압원처럼 동작합니다.
③연산증폭기는 두 입력의 전압 차를 증폭하는 소자이므로 무한대로 가정하는 것은 개방루프 '전압이득'입니다. 전류이득을 무한대로 규정하는 것은 표준적인 이상적 op-amp의 특성이 아니므로 이 선지가 옳지 않습니다.
④이상적 연산증폭기는 주파수 대역폭이 무한대라고 가정합니다. 실제 소자는 이득-대역폭 곱이 유한해 고주파에서 이득이 떨어지지만, 이상적 모델에서는 이를 무시합니다.
해설 보기
정답역방향 바이어스가 커지면 공핍영역 폭이 넓어져 접합 정전용량이 작아진다는 ③이 옳은 설명입니다.
핵심 개념
PN 접합 다이오드의 바이어스와 공핍영역
PN 접합에서는 확산으로 캐리어가 재결합하면서 이온만 남은 공핍영역이 생기고, 그 안의 양이온·음이온이 만드는 내부 전계가 더 이상의 확산을 막습니다. 순방향 바이어스를 걸면 이 내부 전위장벽이 낮아져 공핍영역 폭이 좁아지고, P형의 정공과 N형의 전자가 서로 상대 영역으로 동시에 주입되어 큰 전류가 흐릅니다. 반대로 역방향 바이어스를 걸면 전위장벽이 높아져 공핍영역이 넓어지고 내부 전계도 강해집니다. 이때 공핍영역은 평행판 축전기의 유전체와 같은 역할을 하므로 접합 정전용량은 C = εA/W 관계에 따라 폭 W가 넓어질수록 작아집니다. 이 원리를 이용한 소자가 바랙터(가변용량) 다이오드입니다.