해설 보기
정답실효값 4[A], 평균전력 64[W]
핵심 개념
구형파 전류의 실효값과 평균전력
주기적인 파형의 실효값(RMS)은 순시값을 제곱하여 한 주기 평균한 뒤 제곱근을 취해 구합니다. 이 문제의 전류는 +4[A]와 -4[A]를 오가는 구형파이므로, 부호와 상관없이 순시값의 크기가 항상 4[A]입니다. 따라서 제곱값은 언제나 16으로 일정하고, 실효값은 그 제곱근인 4[A]가 됩니다. 저항에서 소모되는 평균전력은 실효값을 이용해 P = I(rms)^2 × R로 계산하므로, 실효값을 먼저 정확히 구하는 것이 핵심입니다.
선지별 해설
①구형파의 크기가 항상 4[A]이므로 실효값은 4[A]입니다. 평균전력은 P = 4^2 × 4 = 16 × 4 = 64[W]로, 두 값 모두 정확합니다.
②실효값 4[A]는 맞지만, 평균전력을 128[W]로 본 것은 틀렸습니다. 4^2 × 4 = 64[W]이며, 128은 실효값의 제곱에 저항이 아닌 다른 값을 잘못 곱한 결과입니다.
③실효값을 8[A]로 본 것이 틀렸습니다. 진폭이 4[A]인 구형파의 실효값은 4[A]이며, 8[A]는 최댓값과 최솟값의 차(peak-to-peak)를 실효값으로 오인한 값입니다.
④실효값 8[A], 평균전력 256[W] 모두 틀렸습니다. 실효값은 4[A], 평균전력은 64[W]가 정답입니다.
해설 보기
정답VGS > 0 영역을 공핍영역이라고 한다는 설명은 틀림(증가영역임)
핵심 개념
n채널 공핍형 MOSFET의 동작 영역
n채널 공핍형(depletion) MOSFET은 게이트 전압이 0일 때도 이미 채널이 형성되어 있어 드레인 전류가 흐르는 소자입니다. 게이트-소스 전압 VGS를 양(+)으로 올리면 채널이 더 강해져 전류가 늘어나는 증가(enhancement) 영역이 되고, 음(-)으로 내리면 채널이 좁아져 전류가 줄다가 핀치오프 전압에서 완전히 차단되는 공핍(depletion) 영역이 됩니다. 즉 공핍형은 하나의 소자로 증가·공핍 두 영역을 모두 사용할 수 있으며, 두 영역에서 동일한 제곱법칙 드레인 전류 방정식이 적용됩니다.