해설 보기
정답MOSFET가 '항상' 전류원으로 모델링된다는 설명으로, 동작영역에 따라 모델이 달라지므로 옳지 않습니다.
핵심 개념
수동소자·능동소자의 기본 특성과 MOSFET 등가모델
저항·커패시터·인덕터·다이오드·MOSFET가 각각 에너지를 소비하는 소자인지 저장하는 소자인지, 그리고 어떤 등가모델로 표현되는지를 묻는 기본 개념 문제입니다. 저항은 전류가 흐르면 P=I²R만큼을 열로 소비하는 소산(dissipative) 소자이고, 커패시터는 전기장, 인덕터는 자기장 형태로 에너지를 저장했다가 되돌려주는 축적 소자입니다. 다이오드는 순방향 도통 시 약 0.7[V]의 전압강하가 생기므로 P=V·I만큼 전력을 소비합니다. MOSFET는 동작영역에 따라 모델이 달라져서 포화영역에서는 전압제어 전류원, 트라이오드(선형)영역에서는 전압제어 저항, 차단영역에서는 개방으로 모델링됩니다. '항상'처럼 단정하는 표현이 들어간 선지를 특히 의심해야 합니다.
선지별 해설
①저항은 전류가 흐르면 P=I²R=V²/R만큼의 전력을 열로 바꿔 소비하는 대표적인 소산 소자이므로 맞는 설명입니다.
②커패시터는 (1/2)CV², 인덕터는 (1/2)LI²만큼의 에너지를 전기장과 자기장 형태로 저장했다가 회로에 되돌려주는 축적 소자이므로 맞는 설명입니다.
③다이오드는 pn 접합 반도체 소자이며 순방향으로 도통할 때 약 0.7[V]의 전압강하를 가진 채 전류가 흐르므로 P=V·I만큼 전력을 소비합니다. 맞는 설명입니다.
④MOSFET를 전압제어 전류원으로 모델링하는 것은 포화영역에서 증폭기로 쓸 때뿐입니다. 트라이오드(선형)영역에서는 전압으로 제어되는 저항, 차단영역에서는 개방 스위치로 모델링되므로 '항상' 전류원이라는 설명은 틀렸습니다. 따라서 이 선지가 정답입니다.
해설 보기
정답출력이 C=A+B이므로 2입력 OR 게이트 심볼이 정답입니다.
핵심 개념
CMOS 논리회로 해석 — PMOS 직렬/NMOS 병렬은 NOR
CMOS 게이트는 위쪽 PMOS 풀업 네트워크와 아래쪽 NMOS 풀다운 네트워크가 서로 쌍대(dual)를 이룹니다. NMOS가 병렬이고 PMOS가 직렬이면 NOR, NMOS가 직렬이고 PMOS가 병렬이면 NAND가 됩니다. 이 회로에서 M1(게이트 A)과 M2(게이트 B)는 VDD와 중간노드 사이에 직렬로 연결된 PMOS이고, M4(게이트 A)와 M5(게이트 B)는 중간노드와 접지 사이에 병렬로 연결된 NMOS이므로 중간노드 전압은 (A+B)'인 NOR 출력입니다. 이어지는 M3(PMOS)와 M6(NMOS)는 게이트가 중간노드에 함께 묶인 CMOS 인버터이므로, 최종 출력은 C=((A+B)')'=A+B, 즉 OR 게이트가 됩니다.