전자소자와kritorkr.iptime.org/file_upload/st_gong/전기일반... · 2015-07-01 · 이단원에서는전자소자에대한원리와특성, 용도에대하 여알아보고, 이들을활용한간단한전자회로의원리및

이대단원을배우고나면!̀

1. 전자 소자의 동작 원리와 특성, 용도에 대하

여알수있다.

2. 전자 회로의 구성 원리와 특성, 용도에 대하

여알수있다.

3. 디지털 회로의 기본 논리 게이트와 논리 회

로에대하여알수있다.

전자소자와전자회로의기초1. 전자소자

2. 전자회로의기초

3. 디지털회로

Ⅱ

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이단원에서는전자소자에대한원리와특성, 용도에대하

여 알아보고, 이들을 활용한 간단한 전자 회로의 원리 및

특성에 대해서 학습한다. 또 디지털 회로에 대한 기본적인

논리게이트와논리회로등에대하여살펴본다.

생각열기│

이단원을배우기전에다음의질문에대하여간단히쓰고

발표해보자.

①일상생활에서사용하는전자제품을구성하고있는전

자소자에는무엇이있을까?

②일상생활에서사용되는전자제품을구성하는전자회

로의기본적인구성원리및특징은무엇인가?

③디지털제품에사용된기본적인논리게이트와논리회

로에는어떤것이있는가?



72 Ⅱ. 전자 소자와 전자 회로의 기초

전자소자

1. 반도체의기본이론을설명할수있다.

2. 전자 소자의동작원리와특성을설명할수있다.

3. 전자 소자의특성에따른사용법을설명할수있다.

1학습목표 │

1⃞반도체 2⃞다이오드 3⃞트랜지스터

4⃞전기장효과트랜지스터 5⃞특수반도체소자 6⃞집적회로

번순아! 반도체는‘산업의쌀’이라고해! 그런데반도체의주원료가무엇인지아니`?

응, 반도체의주요재료인규소가바로모래에서추출된다고들었어.

그래맞아. 이 모래를정제하고농축시켜반도체재료를만드는것이지!̀

이 작은모래들이이렇게멋진내MP3를 만든다는말이지? 정말우리자연은아낌없이

주는구나!̀

그래 맞아! 이 전자 소자들을 이용해서우리가 편리하게 사용하는 전자 제품을만드는것이지.

그리고반도체를가지고다양한전자소자를만드는것이지!̀

MP3



1. 전자 소자 73

표 Ⅱ-1

저항률에따른물질의분류

1. 물질의 분류

물질은 전기적 성질에 따라 금속과 같이 전류가 잘 흐르는 도체

(conductor), 그리고고무나유리와같이전류가흐르기어려운절연체

(insulator)가있다.

도체는 내부에 자유롭게 이동할 수 있는 자유 전자가 많이 있다. 여기

에전압을가하면전자가이동하여전류가흐르게된다.

반도체(semiconductor)는 도체와 절연체의 중간적인 성질을 가진

다. 반도체는 빛이나 전압, 온도 등의 외부 변화나 가공 및 제조 방법에

따라전도율이변한다. 또, 순수한반도체에불순물을첨가하여전도율을

조절할수도있다.

표 II-1은저항률에따라도체, 반도체, 절연체를분류한것이다.

반도체

물질의분류를통하여반도체의특징을배운다.

1

구분도체 반도체 절연체

항목

물질 은, 구리, 금, 알루미늄등 실리콘(Si), 게르마늄(Ge) 운모, 석영, 유리, 고무

저항률

(X·m)10-8~10-5 정도 10-5~104 정도 104~1016 정도

전선, 기판의구리박 다이오드, 트랜지스터, IC 등 애자, 운모판

용도

(외형)

전도율`̀[ ]

도체에 흐르는 전류의 크기

를 나타내는 상수. 전기 저항

률의 역수이며 온도가 상승

하면 금속에서는 감소하고

반도체에서는증가함. 단위는

모(mho).

X




그림 Ⅱ-1

반도체와온도와의관계

그림 Ⅱ-2

에너지대에따른물질의

분류

반도체와온도의관계

반도체와 금속은 온도의 변화에 따라

저항률이 변한다. 일반적으로 온도가 상

승하면, 반도체는 저항률이 감소하고 도

체는 저항률이 증가한다.

도체, 반도체, 절연체의 에너지대 구조

도체, 반도체, 절연체는 에너지대 이론으로 설명할 수 있다. 에너지대는

전자가 존재할 수 있는 허용대(allowable band)와 전자가 존재할 수 없

는 금지대(forbidden band)로 나누어진다. 한편, 허용대는 전자가 자유

로이 이동되는 전도대(conduction band), 전자가 꽉 차서 이동할 여지

가 없는 충만대(filled band), 그리고 보통의 상태에서는 전자가 존재하지

않는 공핍대(empty band)로 구분된다.

도체는 충만대로부터 공핍대에 전도 전자가 옮겨져서 전도대를 형성하

고 있기 때문에 전기 전도가 매우 높다.

반도체는 평상시는 공핍대에 전자가 없으며, 금지대의 폭이 좁다. 따라

서, 외부에서 에너지를 가하면 충만대의 일부 전자는 쉽게 금지대를 넘어

서 공핍대에 올라갈 수 있다.

절연체는 금지대의 폭이 크므로 외부에서 큰 에너지를 가하지 않으면

충만대의 전자는 공핍대에 올라갈 수 없다.

1



1. 전자 소자 75

2. 자유 전자와 정공

모든물질은원자로구성되어있다. 이러한원자의구조는원자핵과그

주위의궤도를돌고있는전자로이루어진다.

그림Ⅱ-3 (a)와같이, 실리콘(Si) 원자에서는한개의원자핵주위를

14개의전자가궤도를형성하여돌고있다.

원자핵에서 가장 바깥쪽 궤도를 돌고 있는 전자를 가전자라고 한다.

가전자는외부에서에너지가가해지면궤도로부터쉽게이탈될수있다.

이탈된 가전자는 원자 사이를 자유롭게 움직일 수 있는 자유 전자(free

electron)가된다.

반도체 소자의 재료는 단결정이다. 그림 (b)는 실리콘 원자가 규칙적

으로배열되어하나의결정을이루고있는실리콘단결정을나타낸것이

다. 실리콘의단결정을보면, 각 원자는가전자를공유하면서안정된결

합을하고있는데, 이것을공유 결합이라고한다.

실리콘의 단결정은 전기적으로 중성이지만, 온도를 높이거나 빛을 비

추면자유전자가생겨서전류가흐를수있는반도체상태가된다.

그림Ⅱ-4는실리콘의단결정에생긴자유전자의이동방향을나타낸

것이다. 전자가 이동하여 비어 있는 구멍을 정공(hole)이라고 하며, 전

기적으로⊕성질을띤다.

표 Ⅱ-2는 그림 Ⅱ-4의 반송자(carrier)의 이동 특성을 보여 주고

있다.

그림 Ⅱ-3

실리콘원자의구조및

단결정

반송자 전기의성질 흐름방향 전류방향

전자 ⊖ (-)̀극`→(̀+)̀극 반대

정공 ⊕ (+)̀극`→(̀-)̀극 같음

표 Ⅱ-2

반송자의이동특성




그림 Ⅱ-4

실리콘단결정의반송자

이동

그림 Ⅱ-5

n형 및 p형 반도체의구조

3. 진성반도체, n형 반도체와 p형 반도체

실리콘이나 게르마늄의 단결정과 같이 불순물이 섞이지 않은 순수한

반도체를진성반도체라고한다. 진성 반도체는전자와정공의수가같으

며충분한전도성이없다. 따라서, 4가원자의진성반도체에 3가나 5가

의불순물을첨가하여만든불순물 반도체를주로사용한다.

불순물반도체는진성반도체에비하여전도성이좋다.

그림Ⅱ-5에나타낸구조와같이, 진성반도체(Si, Ge)에 5가원자인

비소(As), 안티몬(Sb)의 불순물을 첨가하면 전자의 수가 정공보다 많

아진다. 이러한 반도체를 n형 반도체라 하고, 첨가된 5가 원자를 도너

도체, 반도체, 절연체를구분하는중요한차이점에대하여설명하시오.

풀이│전류를흐르게하는정도를나타내는저항률의차이가있다.

그리고에너지대의구조가다르다.

예제 1



1. 전자 소자 77

(donor)라고한다.

또, 진성반도체에 3가원자인보론(B), 인듐(In)의불순물을조금첨

가하면, n형 반도체와는 반대로 가전자가 1개 부족하여 정공이 생기게

된다. 이러한 반도체를 p형 반도체라 하고, 첨가된 3가 원자를 억셉터

(acceptor)라고한다.

이와같이실리콘단결정에불순물을혼합하면전자나정공의수가많

아져서전류를잘흐르게한다.

1. pn접합 다이오드

pn 접합 소자에 전압을 가하면 일정 방향으로만 전류를 흐르게 하는

데, 이것을 pn 접합다이오드또는다이오드(D: diode)라고한다.

일반적인 pn 접합다이오드의외형, 기호및극성은그림II-6과같다.

그림 Ⅱ-7과 같이 p형 반도체와 n형 반도체를 접합시키면, 반송자의

밀도차에의하여 p형의정공은 n형쪽으로, n형의전자는 p형쪽으로이

동된다.

원자 주기율표에서 3가 원자와 4가 원자, 그리고 5가 원자에는 어떠한 것들이 있는지 조사하

여보자.

알아보기1

다이오드

다이오드의종류와특징을배운다.

2

그림 Ⅱ-6

다이오드기호및극성




그림 Ⅱ-7

pn 접합

그림 Ⅱ-8

순방향및역방향전압

결국, 접합면부근의 p형영역에서억셉터원자의정공이이동하여없

어지고⊖전하를띠게된다. 또, n형영역에서는도너원자의전자가이

동하여 없어지고 ⊕ 전하가 생긴다. 이와 같이 접합면 부근에서 반송자

가없어지고전위차가생긴영역을공핍층이라고한다. 이러한공핍층의

전위차에의하여반송자는더이상이동하지못한다.

그러나그림Ⅱ-8 (a)와같이전압을가하면, 공핍층의전위차가낮아

져반송자가이동하여전류가흐르게된다. 이와같이전류가흐르기쉽

게가한전압을순방향 전압이라하고, 이때흐르는전류를순방향 전류라

고한다.

게르마늄다이오드의순방향전압은약 0.2〔V〕정도이고, 실리콘다이

오드는약 0.6〔V〕정도이다. 또, 그림 (b)와같이전압을가하면 n형의

전자는 (+) 전원으로 끌리고, p형의 정공은 (-) 전원으로 끌리게 된다.

따라서, 전위차는더욱커지고공핍층이넓어져전류는흐르지못한다. 이

때, 가한전압을역방향전압이라하고, 전류를역방향전류라고한다.

V〔V〕V〔V〕



1. 전자 소자 79

그림Ⅱ-9 는다이오드의특성곡선을나타낸것이다.

2. 다이오드의 종류와 용도

다이오드는용도에따라다양하며, 흔히다이오드라고하면일반용다

이오드를 말한다. 표 Ⅱ-3은 다이오드의 종류를 용도에 따라 분류한 것

이다.

그림 Ⅱ-9

다이오드특성곡선

pn 접합 다이오드를 전원에 순방향으로 연결하여 도통시키는 방법을 설

명하시오.

풀이│다이오드의 p형 쪽에 (+) 전압을 가하고, n형 쪽에 (-) 전압을가하여전류를흐르기쉽게한다.

예제 2

표 Ⅱ-3

다이오드의종류와용도

종류 용도 비고 외형

일반용다이오드 스위칭, 검파 순방향으로만전류가흐름.

정류용다이오드 정류회로 순방향으로만전류가흐름.

정전압다이오드 정전압회로역방향으로일정전압을가하면급격

히전류가흐름.

발광

다이오드(LED)표시소자 순방향전류가흐르면발광함.

포토다이오드카메라의 역방향으로일정전압을가하여빛이

노출계 닿으면전류가증가함.

[mA]

[V]

[lA]




회로시험기를이용한다이오드의극성찾기

학습목표 회로시험기를이용하여다이오드의극성을찾을수있다.

준비물 회로시험기, pn 접합다이오드

측정방법 그림Ⅱ-10을보고아래의순서대로실습한다.

실습순서

1.회로시험기의전환스위치를R×100에돌려맞춘다.

2.그림Ⅱ-10 (a)와같이리드봉을다이오드의양단자에대었을때 0〔X〕을가리켰다면, 흑

색의리드봉쪽단자가애노드(A), 적색쪽단자가캐소드(K)가된다.

3.이번에는전환스위치를그대로두고그림 (b)와같이흑색과적색리드봉을다이오드에반

대로대면바늘은거의¶〔X〕을나타낸다.

4.만약, 반대로대었을때바늘이 0〔X〕을가리키면다이오드는불량품이다.

자기평가

이실습을통하여스스로평가해보자.

실습과제

영역 평가내용결과

상 중 하

이해 회로시험기로다이오드를측정하는방법을단계적으로설명할수있는가?

태도 회로시험기의스위치와단자등의조작을안전하게다루는가?

기능 회로시험기로다이오드의극성을찾을수있는가?

그림 Ⅱ-10

다이오드의극성찾기



1. 전자 소자 81

1. 트랜지스터의 구성

그림Ⅱ-11과같이트랜지스터(TR: Transistor)는 p형과 n형반도

체를 3개층으로접합한것이다.

그림 (a)는트랜지스터의외형이고, 그림 (b)와 (c)는 npn형과 pnp

형트랜지스터의기호와형태를나타낸것이다.

트랜지스터의전극은가운데의베이스(B: base)와전자나정공을방

출하는 이미터(E: emitter), 방출된 전자나 정공을 모으는 컬렉터(C:

collector)로구성되어있다.

그림 Ⅱ-11

트랜지스터의외형및전극

그림 Ⅱ-12

트랜지스터의명칭

트랜지스터

트랜지스터의구성및동작원리에대하여배운다.

3

2

(a) 외형 (b) npn형트랜지스터 (c) pnp형트랜지스터




그림 Ⅱ-13

npn형 트랜지스터의동작

원리

2. 트랜지스터의 동작 원리

그림 Ⅱ-13은 npn형 트랜지스터의 동작 원리도를 나타낸 것이다. 회

로도에서 컬렉터-이미터 사이의 전압 VÇÇ와 베이스-이미터 사이에 순

방향전압Vıı를가하면이미터의전자는 (-) 전원에반발되어베이스로

이동한다. 베이스에유입된전자의일부는베이스내의정공과재결합하

여소멸된다. 재결합분의전류는베이스단자에서공급되므로베이스전

류가되며, 매우작은값이다. 그러나베이스의폭이매우좁고VÇÇ의전

압이 높기 때문에 이미터 전자의 대부분은 VÇÇ의 (+) 전원에 의하여 베

이스를지나컬렉터로이동된다. 결국, 컬렉터에는큰전류가흐른다.

여기서 컬렉터 전류를 IÇ, 베이스 전류를 Iı 라고 하면, 이미터 전류

I´ 는다음과같다.

I´=IÇ+Iı …………………………………………………………… (Ⅱ-1)

그림 Ⅱ-13은 이미터를 입력과 출력 단자의 공통으로 사용하는 이미

터접지회로이며, 가장 많이사용되는방식이다. 그리고베이스전류에

대한컬렉터전류의비를직류 전류 증폭률이라하고, hÏ´ 로나타낸다.

hÏ´=:::IÇIı

……………………………………………………………… (Ⅱ-2)

그림Ⅱ-14와 같은 npn형트랜지스터의이미터전류 I´는몇 [mA]인가?

그리고직류전류증폭률 hÏ´는얼마인가?

예제 3

IÇ

IÇ

Iı

I´ I´

Iı

Vıı VÇÇ

E

n

n

B

p

C



1. 전자 소자 83

3. 트랜지스터의 용도

트랜지스터는실리콘과같은반도체결정속의전자또는정공의작용

을이용하여증폭, 스위칭, 발진, 검파등에사용된다.

전기장 효과 트랜지스터(FET: Field Effect Transistor)는 입력

전압을 제어하여 출력 전류를 변화시키는 소자로 구조에 따라 접합형

FET(JFET)와 MOS형 FET로 구분된다. 그림 Ⅱ-15는 FET의 외

형과기호를나타낸것이다.

그림 Ⅱ-16은 n채널형의 접합형 FET에 대한 동작 원리도를 나타낸

것이다. 3개의 전극 가운데 반송자가 흘러 들어가는 쪽이 소스, 흘러 나

가는쪽이드레인, 그리고반송자가드레인으로이동할때채널(통로) 폭

풀이│이미터 전류 I´는 IÇ+Iı이므로, I´=10+0.1=10.1[mA]이다. 이미터접지직류전류증폭률은

hÏ´=:::IÇIı

=:::100.1

=100이된다.

그림 Ⅱ-14

그림 Ⅱ-15

FET의 외형 및기호

전기장효과트랜지스터

전기장효과트랜지스터의종류와특성을배운다.

4

(a) 외형 (b) n채널 J-FET (c) n채널MOS-FET

IÇ=10[mA]

I´

Iı=100[lA] 스위칭

베이스 전류를 ON, OFF 하

여 이미터와 컬렉터 사이를

ON, OFF 하는 것

발진

직류를 전원으로 진동을 발

생시키는것

검파

신호파에 의하여 변조된 피

변조파에서 신호파를 꺼내는

것




그림 Ⅱ-16

FET(n채널)의 동작 원리도

을결정해주는전극이게이트이다.

그림에서드레인-소스간에전압을가하면소스에서드레인방향으로

전자가흘러간다. 게이트 전극에는 (-) 전압이걸려 있으므로, p형안의

정공은 게이트 전극 쪽으로 끌리고, n채널의 전자는 게이트의 (-) 전압

에 반발되어 공핍층이 커진다. 공핍층이 커지면 전류의 통로가 좁아져

드레인의전류가제한된다. 이러한공핍층은역방향전압이클수록넓어

지게되어주전류의흐름을제한한다.

1. SCR

SCR는 pnpn 접합에게이트전극을붙인것으로, 실리콘제어정류기

(SCR: Silicon Controlled Rectifier)라고도 한다. 그림 Ⅱ-17(a)

는 SCR의 외형과 기호를 나타낸 것으로, 애노드(anode), 캐소드

(cathode), 게이트(gate)의전극이있다.

SCR는게이트에미소한전류를흘려주면애노드가캐소드에대하여

(+)인경우에애노드-캐소드간은통전상태가되고, 통전되면게이트는

제어능력이없다. 통전상태를멈추려면애노드전압을 0으로하거나역

특수반도체소자

특수반도체소자의원리와용도에대하여배운다.

5

V˝Í

VÎÍ



1. 전자 소자 85

방향전압을가한다. SCR는단방향성으로한쪽방향으로만도통하기때

문에교류의경우는반파에서만동작한다.

SCR는 직류의 가변 전압 회로, 스위칭용, 인버터, 교류의 위상 제어

등에사용된다.

2. 트라이액

트라이액(TRIAC: TRIode AC switch)은 3극으로 된 교류 제어

용소자로쌍방향성 3 단자사이리스터이다.

그림 Ⅱ-17(b)는 트라이액의 외형과 기호를 나타낸 것으로 SCR를

역병렬로 2개연결하여게이트를한개로한것과같은기능을가진다.

트라이액은쌍방향성이므로교류의전파제어가가능하여교류전력의

위상제어나전동기의정격제어, ON/OFF 제어, 조광 장치등에사용

되고있다. 또, 가정의전자레인지, 세탁기, 전자식선풍기, 자동 개폐식

문등에도사용된다.

3. 다이액

다이액(DIAC: DIode AC switch)은 2단자의교류스위칭소자로

교류 전원으로부터 트리거 펄스를 얻는 회로에 사용되므로 트리거 다이

오드(trigger diode)라고도 한다. 그림 Ⅱ-17(c)는 다이액의 외형과

기호를나타낸것이다.

다이액은 보통 다이오드와는 달리 쌍방향성으로 교류 전원을 한 순간

만도통시켜트리거펄스를만든다.

다이액은간단하고값이싸기때문에가정용전화, SCR나트라이액의

트리거용으로사용되고있다.

(a) SCR (b) TRIAC (c) DIAC

그림 Ⅱ-17

특수 반도체 소

자의외형과

기호




표 Ⅱ-4

IC의 분류

집적회로(IC: Integrated Circuit)는실리콘(Si) 칩(chip) 내부에

트랜지스터, 다이오드, 저항, 콘덴서등여러가지전자부품을고밀도로

집적하여만든것이다.

집적 회로는 가격이 저렴하고, 시스템을 소형화할 수 있으며, 부품의

신뢰성이높고교체가쉬운장점이있다. 반면, 전압, 전류및열에약하

고, 발진이나잡음이생기기쉬우며, 마찰에의한정전기영향을주의하

여야하는단점이있다.

표Ⅱ-4 는집적회로(IC)를집적도, 기능면에따라분류한것이다.

그림Ⅱ-18은각종 IC의외형을나타낸것이다.

초기에메탈캔이나 SIP(Single In-line Package) 형태의포장이나

왔으나, 지금은거의사용되지않고있다.

집적회로

집적회로의종류와용도에대하여배운다.

6

분류 분류형태 특징

SSI(Small Scale Integration) 하나의칩에약 100 미만의소자로구성

MSI(Medium Scale Integration) 하나의칩에약 100~1000 미만의소자로구성

LSI(Large Scale Integration) 하나의칩에약 1000~10만 미만의소자로구성

VLSI(Very Large Scale Integration) 하나의칩에약 10만~1000만 미만의소자로구성

ULSI(Ultra Large Scale Integration) 하나의칩에약 1000만 이상의소자로구성

디지털 IC 논리회로의기능을가진 IC

아날로그 IC(리니어 IC) 증폭회로의기능을가진 IC

기능면

집적도

(a) 메탈캔 (b) SIP (c) DIP (d) PGA (e) QFP

그림 Ⅱ-18

IC의 유형



1. 전자 소자 87

전통적으로많이사용된 IC는 DIP(Dual In-line Package) 형태의

포장이다. 그리고 마이크로프로세서와 같이 핀이 많은 경우에는

PGA(Pin Grid Array) 형태가주로사용된다.

점차 전자 제품의 크기가 소형화되면서 기판의 표면에 붙일 수 있는

QFP(Quad Flat Package)와같은형태도선호하고있다.

그림 Ⅱ-19

집적회로의제조과정

집적 회로의 제조 과정

그림 Ⅱ-19는 반도체 제조 공정의 개략적인 흐름을 나타낸 것이다.

3

①실리콘원석

재료 : 모래의 반짝이는 유리

성분(산화규소: SiO2)

② 성장된 단결정 규소

봉완성(잉곳)

실 리 콘 원 석 을 녹 여

99.9999999[%]의 고순도를

가진단결정실리콘을만듦.

③ 완성된웨이퍼

잉곳을 다이아몬드 날로 자른

순수한 실리콘으로 된 얇은 원

판(기판역할)

④ 회로패턴설계

캐드 등을 이용하여 칩에 내장

될회로패턴을설계함.

⑤ 마스크 제작과 웨이

퍼복사

전자 빔을 이용하여 석영판 위

에 포토 마스크를 제작하여 웨

이퍼에복사함.

⑥ 금속배선

회로 배선 이외에 불필요한 부

분을 녹인(식각 공정) 웨이퍼

표면의회로선을연결시킴.

⑦ 웨이퍼절단

다이아몬드 톱을 사용여 수십

~수천 개의 집적 회로 칩을 절

단함.

⑧ 금속연결

칩 내부에서 빼낸 연결선과 리

드 프레임을 금속선으로 연결

함.

⑨ 밀봉작업

칩을보호하기위하여밀봉함.




반도체는빛이나전압, 온도 등의외부변화나, 가공 및제조방법에따라전도율이변한다. 1

불순물 반도체는 4가 원자의 진성 반도체에 3가(억셉터)나 5가(도너)의 불순물을 첨가하여

만든 것으로 전도성이 좋다.

2

반도체 소자에는 다이오드, 트랜지스터(TR), 전기장 효과 트랜지스터(FET), 특수 반도체

소자, 집적 회로(IC) 등이 있다.

3

pn 접합 다이오드는 한쪽 방향으로만 전류가 흐른다.4

트랜지스터에는 npn형과 pnp형이 있다.5

트랜지스터는 베이스 전류에 대한 컬렉터 전류의 비를 직류 전류 증폭률이라 하고, hÏ´로

나타낸다.

hÏ´=:::IÇIı

6

트랜지스터는 증폭, 발진, 변조, 검파 등의 작용을 한다.7

전기장 효과 트랜지스터(FET)는 입력 전압을 제어하여 출력 전류를 변화시키는 소자이다.8

SCR는 pnpn 접합에 게이트 전극을 붙인 것으로 직류의 가변 전압 회로, 스위칭, 인버터

등에 사용된다.

9

중단원마무리

•강동욱 외 6 역(2003). 전기 전자 공학 개론. 서울:̀ 흥릉과학출판사.

•김영채(2004). 전자 공학. 서울:̀ 한국산업인력공단.

•김진수, 이덕출(2000). 전기 공학 기초. 서울:̀ 동일 출판사.

•박한종 역(1997). 전자 공학 입문. 경기:̀ 성안당.

•http://www.kieeme.or.kr(한국전기전자재료학회) •http://www.keti.re.kr(전자부품연구원)

•http://www.ieek.or.kr(대한전자공학회) •http://etnews.co.kr(전자신문)

•http://www.datasheet.in(반도체 부품 데이터 시트 검색 서비스)

•http://www.hynix.co.kr(하이닉스반도체)

인용 및 참고 문헌

웹사이트에서 자료 찾기

IC는 실리콘 단결정 기판에 여러 개의 전자 소자를 만들고, 이를 금속막으로 연결하여 구

성한 것이다.

10



중단원 연습 문제 89

<보기>의 용어를 참고로 하여 괄호 안에 들어갈 알맞은 용어를 적어 보자.1

다음 중 n형 반도체에 첨가하는 불순물은?

①As ② In ③ Ga ④ B ⑤Al

2

다음 사이리스터 중에서 단방향성 소자는?

① SSS ② SCR ③ SBS ④DIAC ⑤TRIAC

3

어떤 트랜지스터의 이미터 전류를 1 [̀mA] 변화시켰더니 컬렉터 전류는 0.9 [̀mA]`였다.

이 트랜지스터의 이미터 접지 시 전류 증폭률은 얼마인가?

5

다이오드를 나타내는 기호를 그리고, 극성을 나타내시오. 6

트랜지스터를 나타내는 기호를 그리고, 3단자 명칭을 나타내시오.7

집적 회로(IC)의 장점이 아닌 것은?

①경제적이다.

②신뢰성이높다.

③대량생산할수있다.

④큰전력을취급할수있다.

⑤회로를초소형으로할수있다.

4

(1) 실리콘단결정에서각원자가전자를공유하는안정된 ( )을한다.

(2) 진성반도체에 p형반도체를만들기위하여첨가하는불순물을 ( )라고한

다.

(3) 원자궤도를이탈하여원자사이를움직일수있는전자를 ( )라고한다.

(4) 빛을 비추면 자유 전자가 증가하여 저항이 감소하고, 빛을 비추지 않으면 저항이

커져전류의흐름을방해하는전자소자는 ( )이다.

중단원연습문제

공유결합, 자유전자, 가전자, 억셉터, 도너, 황화카드뮴

보기




전자회로의기초

1. 정류 회로의종류에따른원리와특성을이해하고활용할수있다.

2. 증폭 회로의종류에따른원리와특성을설명할수있다.

3. 발진 회로의종류에따른원리와특성을설명할수있다.

1⃞정류회로 2⃞증폭회로

3⃞발진회로2학습목표 │

번순아, 전자회로는왜이렇게미로같이복잡한거야`?

그건같은전자소자라도어떻게전자회로로구성되느냐에따라서다양한역할을하기때문이지.

그런것같아!̀ 저항, 콘덴서, 트랜지스터가연결에따라정류회로도되고….

전자소자와전자회로는정말최고의마술과같네!̀

다양한전자소자와전자회로를구성하여바로휴대전화도만들고

컴퓨터도만들어진거야!̀

증폭 회로도되고….



2. 전자 회로의 기초 91

교류 전원을 직류 전원으로 변환하는 것을 정류(rectification)라 하

고, 그회로를정류 회로라고한다.

그림Ⅱ-20은교류전원을직류전원으로변환하기위한직류전원회

로의구성을나타낸것이다.

정류 방식에는반파정류회로, 전파 정류회로, 브리지정류회로, 배

전압정류회로등이있다.

그림 Ⅱ-20

직류전원회로의구성

그림 Ⅱ-21

평활회로

정류회로

정류회로의종류와그에따른동작원리및특징을배운다.

1

평활 회로

다이오드를 통하여 정류된 전압은 건전지와 같이 완전한 직류가 되지

못한다. 따라서, 그림 Ⅱ-21과 같은 평활 회로를 사용하여 완전한 직류에

근접할 수 있도록 해 준다.

4

0 0RÒ

vø

vø




그림 Ⅱ-23

전파정류회로

1. 반파 정류 회로

그림Ⅱ-22와같이반파 정류는다이오드한개로교류의양(+)과음(-)

의 반주기만을 정류하고, 그 회로를 반파 정류 회로라고 한다. 즉, 반파

정류회로는다이오드에 (+) 반주기만도통되어출력되고, (-) 반주기동

안은출력되지않는다. 따라서, 반파정류회로로정류된전압속에는교

류분이많이포함되어있고정류 효율이낮아잘사용되지않는다.

2. 전파 정류 회로

그림Ⅱ-23과같이전파 정류 회로는 2개의다이오드를사용하여교류

의 (+)와 (-)의전주기를정류하는것이다.

양(+)의 반주기동안은다이오드 D¡만도통되고, 음(-)의 반주기동안

은다이오드 D™만도통된다. 즉, 부하저항 RÒ에는 (+)와 (-)의 전주기

에대한모든파형이출력된다.

전파정류회로로정류한전압은반파정류회로에비하여교류분이작

게포함되어있고, 정류효율도더좋다.

그림 Ⅱ-22

반파정류회로D

RÒvø

vø

0 0 0

AC220̀[V], 60̀[Hz]

D1

D2

D¡D™D¡ D™

0RÒ vø

vø

정류효율

직류출력전력력

교류 입력전력




3. 브리지 정류 회로

그림Ⅱ-24와같이브리지정류회로는 4개의다이오드를사용한회로

이다. 브리지정류회로는교류의 (+), (-) 전주기를정류하는전파정류

방식이다.

브리지정류회로에서 (+)의 반주기동안은 D™, D£가도통되고, (-)의

반주기동안은D¡, D¢가도통된다.

브리지정류회로는변압기의중간탭을사용하지않아도, 다이오드 2

개를사용한전파정류회로의결과를얻을수있어서많이사용된다. 이

와같이, 다이오드는한방향으로만전류를통전시켜정류작용을할수

있다.

그림 Ⅱ-24

브리지정류회로

그림 Ⅱ-25

브리지다이오드

브리지다이오드(bridge diode)

브리지 정류 회로에는 4개의 다이오드가 사용된다.

그림 Ⅱ-25는 4개의 다이오드를 하나로 조합하여 패

키지화시킨 대전력용 다이오드 브리지를 나타낸 것이

다.

우리생활주변에서정류회로가사용되고있는가전제품의예를찾아보자. 알아보기2

AC220̀[V], 60̀[Hz]

D1 D2

D4

D2

D3

D3

D3D1 D1

D2D4 D4

RÒ vø

vø

0




그림 Ⅱ-26

교류신호의증폭

그림 Ⅱ-27

교류신호의증폭회로

1. 교류 신호의 증폭 회로

그림Ⅱ-26과같이, 트랜지스터의증폭작용은작은입력으로큰출력

을제어하는것이다. 즉, 공급된직류전원을작은입력신호로제어하여

큰출력신호로변환시킨다.

트랜지스터는라디오, 카세트, 오디오와같이음성신호나고주파신호

도 증폭한다. 이러한 신호를 증폭하기 위해서는 그림 II-27과 같이 교류

입력 신호와 직렬로 일정한 직류 전압을 베이스에 가하여야 한다. 이때,

가한일정한직류전압Vıı를바이어스전압(bias voltage)이라고한다.

한편, 교류입력신호와비교하여출력전압과전류는 180°의위상차가

생긴다.

증폭회로

교류신호및전력증폭회로에대해서배운다.

2

IÇ+iÇ

Iı+i∫

VÇÇ

VÇ´Vı´RÒ vø

v¡

Vıı

vø




2. 전력 증폭 회로

스피커를울리는것같이큰출력을낼수있는증폭회로를대신호 증

폭 회로또는전력 증폭 회로라고한다.

그림 Ⅱ-28은 2개의 트랜지스터를 상하 대칭형으로 조합한 B급푸시

풀증폭기를나타낸것이다.

회로도에서 입력 신호의 (+) 반주기는 TR¡ (-) 반주기는 TR™에 의해

서각각증폭되어출력파형을이룬다.

B급 푸시풀 증폭 회로는 컬렉터 손실을 줄이고 일그러짐이 적은 출력

을 얻을 수 있어서 라디오, 오디오 등의 최종단 전력 증폭 회로에 많이

사용된다.

그림 Ⅱ-29는 전력 증폭 회로에 사용되는 전력용 TR와 방열판을 나

타낸것이다.

그림 Ⅱ-28

B급 푸시풀전력증폭기

그림 Ⅱ-29

전력용 TR와 방열판

오디오등에서스피커를울리기위한최종단의회로는무엇인가?

풀이│큰출력을낼수있는전력증폭회로이다.

예제 4

T¡

T™

VÇÇ

TR¡

TR™

방열판

전력용 TR

B급

트랜지스터의 동작점에 따라

A급, AB급, B급, C급 전력

증폭으로나눈다.




그림 Ⅱ-30

발진의개념

그림 Ⅱ-31

발진회로의원리

1. 발진 회로의 개념

일정한 진폭, 일정한 주파수의 전기 진동을 발생하는 현상을 발진

(oscillation)이라고 한다. 트랜지스터 등의 능동 소자와 저항기, 코일

등의수동소자로회로를구성하였을때외부로부터전기적인신호가없

어도교류신호인전기진동을발생하는회로를발진회로라고한다.

2. 발진 회로의 원리

그림 II-31의교류회로에있어서 L¡, C£은트랜지스터의컬렉터에접

속되어 있으므로 증폭 회로의 부하가 된다. L™는 부하에 생기는 출력의

일부를증폭회로의입력인베이스에인가하는역할을한다.

이와같이발진회로는증폭된출력의일부를입력에되돌리므로증폭

회로의되먹임회로로나타낼수있다.

발진회로로동작하는데에는다음의두가지조건이필요하다.

⑴ 위상 조건: 증폭회로의입력V‘와되먹임회로의출력Vƒ가동위상

(in phase)이어야 한다. 즉, 동위상이면 증폭 회로의 입력을 크게 하는

발진회로

발진회로의개념과종류에대해서배운다.

3

V‘

V‘

Vƒ

Vƒ

Vƒ

Vº

직류

압력

전기

진동




것이되므로발진이지속된다.

⑵ 이득 조건: 증폭회로의증폭도를 A= :: VØ

:v‘: , 되먹임회로의되먹임

률을 b=:::Vƒ

vø::라할때,

Abæ1 ………………………………………………………………… (II-3)

이어야한다. 즉, 발진이성장하는데에는처음의증폭회로의입력이점

차커지지않으면안된다. 따라서, Abæ1로되어야한다.

3. 발진 회로의 종류

발진회로에는여러가지가있으나, 크게 LC 발진회로와RC 발진회

로의 2가지로나누어진다.

또, 발진회로에서발진주파수의안정이필요한경우에는수정진동자

를사용한수정발진회로가쓰이고있다.

수정진동자의발진원리는수정의결정에압력을가하면표면에전하

가 나타나 기전력이 발생하는 압전 효과에 의한 것이다. 수정 진동자는

얇은수정편을만들고그양면에금속전극을부착한것이다.

그림 II-33은수정진동자의결정과진동자모양및기호를나타낸것

이다.

그림 Ⅱ-32

LC 발진 회로와 RC 발진

회로

그림 Ⅱ-33

수정진동자

(a) 수정의결정모양 (b) 수정진동자외형 (c) 기호




그림 Ⅱ-34

비안정 멀티바이브레이터 회

로도

비안정멀티바이브레이터

그림 Ⅱ-34는 비안정 멀티바이브레이터의 회로도로 트랜지스터의 스위칭 작용

에 의해 구형파 펄스를 발생시키는 발진기이다. 회로도에서 TR1, TR2가 반복 동

작함에 따라 LED1, LED2가 교대로 점멸된다.

하울링(howling) 현상

마이크와 스피커를 가까이 두면 마이크의 음성이 증폭기(앰프)에서 증폭되어 스피커를

동작하게 되고 스피커에서 나온 소리가 다시 마이크로 들어간다. 이때, 소리가 돌면서 점

차크게증폭되어‘삐’하는소리를내는현상을하울링또는‘피드백’이라고도한다.

하울링 현상은 마이크의 방향이나 앰프의 볼륨과 관계가 있다. 따라서, 하울링 현상을

최대한억제하는방법은볼륨을최대한줄이고스피커뒤에서마이크를이용하면된다.

쉬 어

가 기

그림 Ⅱ-35

하울링현상

R1

TR¡TR™(0FF)

(0N)

LED2LED1

R1 R3

IÇ

R2

C2

CC

BB

EE

C1



중단원 마무리 99

교류 전원을 직류 전원으로 변환하는 것을 정류라고 하며, 다이오드에 의하여 정류가 이

루어진다.

1

반파 정류 회로는 교류의 반주기만을 정류하는 방식이다.2

브리지 정류 회로는 4개의 다이오드를 사용하여 교류의 전 주기를 정류하는 전파 정류 방

식이다.

3

트랜지스터가정상적으로동작하기위해서는바이어스전압이나전류를걸어주어야한다.4

전력 증폭 회로에는 B급 푸시풀 전력 증폭기가 많이 사용된다.5

발진 회로에는 RC 발진 회로와 LC 발진 회로가 있다.6

비안정 멀티바이브레이터 회로는 트랜지스터의 스위칭 작용에 의하여 펄스를 발생시킨다.7

중단원마무리


•GB 기획 센터 편역(2000). 다이오드. 서울:̀ 한진 출판사.

•전노진 역(1996). 전자 회로 입문 초보자 교실. 경기:̀ 성안당.

•http://www.ktechno.co.kr(국제테크노정보연구소)

•http://www.kpca.or.kr(한국전자회로산업협회)

•http://cont121.edunet4u.net/dydrms2(전기 전자 따라잡기)

•http://www.circuitsage.com(전자 회로 정보 사이트)

•http://www.bowdenshobbycircuits.info(Bowden’s Hobby Circuits)







다음 중 평활 회로에 가장 중요한 역할을 하는 전자 소자는?

①변압기　　 ②콘덴서　　 ③다이오드　　④TR ⑤FET

2

그림 Ⅱ-36은 교류를 직류로 변환하는 브리지 정류 회로이다. 에 들어갈 알맞은

전자 소자는 무엇인가?

5

다음 중 신호의 증폭 작용에 적합한 반도체 소자는?

①저항 ②콘덴서 ③다이오드 ④트랜지스터 ⑤변압기

3

컬렉터의 손실을 줄이고 일그러짐이 적은 출력을 얻을 수 있어, 라디오, 오디오 등의 최

종단 전력 증폭 회로에 많이 사용되는 것은?

①A급 ② B급 ③AB급 ④ C급 ⑤AC급

4

⑴4개의 다이오드를 사용하여 전파 정류하는 방식으로, 변압기의 중간 탭이 필요 없

는것은 ( )이다.

⑵다이오드를 통해 정류된 전압을 건전지와 같이 완전한 직류가 되도록 바꾸어 주는

것은( )이다.

⑶일정한진폭, 일정한주파수의전기진동을발생하는현상을 ( )(이)라고

한다.

⑷트랜지스터를 항상 동작시키기 위하여 교류 입력 신호와 직렬로 베이스에 가하는

일정한직류전압을 ( ) 전압이라고한다.


반파정류회로, 브리지정류회로, 평활회로, 발진, 바이어스

보기

D¡

D¢RÒ

그림 Ⅱ-36

브리지 정류

회로

가



3. 디지털 회로 101

디지털회로

1. 기본 논리회로의종류와특성을알수있다.

2. 논리 대수를이용하여논리회로를간단히할수있다.

3. 조합 논리회로의종류와용도를알수있다.

4. 순서 논리회로의종류와용도를알수있다.

1⃞기본논리회로 2⃞조합논리회로

3⃞순서논리회로3학습목표 │

번순아!̀ 컴퓨터는복잡한계산을척척해내잖아. 그래서구성원리도매우복잡하지?

그렇지않아, 번돌아. 컴퓨터는알고보면간단해!̀ 숫자‘0’과‘1’, 즉 2진법과….

…기본논리게이트의조합이야.그건‘On’과‘Off’두 가지신호를

입출력으로하고있지.

그래, 정말!̀ 0과 1로모든것을계산할수있구나.

아무리복잡한것도단순한것에서부터!̀

그렇지!̀ 그런 IC와 2진법의회로신호를연결하여

컴퓨터가구성된것이지!̀

그렇구나!̀ 이 지네같이생긴IC 내부에들어있는것이그논리게이트들이구나!̀



1. 논리 회로

전등의 점멸인 ON과 OFF, 전압의 인가 유무인 +5 [V] 고전위 H와

0 [V] 저전위 L과같은두가지의상태를이용하면여러가지수를표현

할수있다.

디지털신호는‘̀0’이나, ‘1’의 2진법으로나타낸다. 논리회로는 2진

법을 가지고 연산을 수행하는 전자 회로이다. 논리 회로는 AND, OR,

NOT 등의기본게이트와플립플롭등으로구성된다.

2. 기본 논리 게이트

⑴ AND 게이트

AND 게이트의입력신호는 2개이상, 출력신호는한개로모든입력

신호가 1일때출력신호는 1이된다. 그림Ⅱ-38은 AND 게이트를나

타낸것이다.

그림 Ⅱ-37

아날로그와디지털


기본논리회로

논리회로를구성하는기본논리게이트와논리식의간소화에대하여배운다.

1

전통적으로 아날로그(analog) 시계

는 기계식으로 바늘이 연속적으로 돌

아가면서 시간을 가리킨다. 그러나 디

지털(digital) 시계는 발진자에 의하여

숫자로 시간을 나타낸다. 하지만, 시간

자체는 디지털이 아닌 아날로그 값이

다.

우리가 일상에서 사용하는 가전제품 중에서 디지털 제품과 아날로그 제품들을 조사하여 구분

해보자.

알아보기3



3. 디지털 회로 103

⑵ OR 게이트

OR 게이트의입력신호는 2개이상, 출력신호는 1개로, 여러입력신

호중에서한개이상 1이면출력신호는 1이된다. 그림Ⅱ-39는 OR 게

이트를나타낸것이다.

⑶ NOT 게이트

NOT 게이트는 인버터(inverter)라고도 하며, 입력 신호와 출력 신

호가 각각 한 개이다. 출력 신호는 항상 입력 신호의 반대가 된다. 그림

Ⅱ-40은NOT 게이트를나타낸것이다.

그림 Ⅱ-38

AND 게이트

그림 Ⅱ-39

OR 게이트

A B Y

0 0 0

0 1 0

1 0 0

1 1 1

A B Y

0 0 0

0 1 1

1 0 1

1 1 1

A

BV

A BY

VÇÇ

VÇÇ

Y=A¥B

A

BV

A

B

Y

Y=A+B



⑷ NOR 게이트

NOR 게이트의입력신호는 2개이상, 출력신호는한개로모든입력

신호가 0일때에만출력신호는 1이된다. 그림Ⅱ-41은NOR 게이트를

나타낸것이다.

⑸ NOND 게이트

NAND 게이트의 입력 신호는 2개 이상, 출력 신호는 한 개로, 입력

신호중에서 0이한개이상이되면출력신호는 1이된다. 그림Ⅱ-42는

NAND 게이트를나타낸것이다.


그림 Ⅱ-40

NOT 게이트

A Y

0 1

1 0

A B Y

0 0 1

0 1 0

1 0 0

1 1 0

VÇÇ

A

A

B

V A

Y

VÇÇ

V A B

Y

Y=A“

Y= “A+B

그림 Ⅱ-41

NOR 게이트



3. 디지털 회로 105

3. 논리식의 간소화

⑴ 불 대수

영국의 수학자 불(Boole, G.)은 논리 연산을 위하여 불 대수라는 논

리대수를고안하였다. 불 대수는논리식을간소화하는데이용한다. 한

편, 복잡한논리식은카르노도를이용하여간소화한다. 표 Ⅱ-5는불대

수에서도출한것을정리한것이다.

⑵ 논리 회로의 간소화

그림 Ⅱ-43과 같은 논리 회로를 간소화하기 위하여 논리식을 구하고,

논리식으로부터동일기능을가지는논리회로를그린다.

1. 교환법칙 A+B=B+A, A¥B = B¥A

2. 결합법칙 (A+B)+C=A+(B+C), (A¥B)¥C=A¥(B¥C)

3. 흡수법칙 A+(A¥B)=A, A¥(A+B)=A

4. 부정원의성질 A+A’=1, A¥A’=0

5. 분배법칙 A+(B¥C)=(A+B)¥(A+C), A¥(B+C)=(A¥B)+(A¥C)

6. 멱등률 A+A=A, A¥A=A

7. 0, 1의성질 A+0=A, A¥1=A, A+1=1, A¥0=0

8. 2중부정 A=

=A

9. 드모르간정리 “A+B=A’¥B’, A’’¥ ’B’=A’+B’

그림 Ⅱ-42

NAND 게이트

표 Ⅱ-5

불대수의정리

A B Y

0 0 1

0 1 1

1 0 1

1 1 0

A

B

VÇÇ

VA

B

YY=A¥B““

카르노도

진리표를 작은 직사각형의

그림 모양으로 나타내며, 복

잡한 변수로 구성된 논리식

을간소화하는데유용하다.



AND, NOT, OR 게이트의 3개 집적 회로가 요구되는 논리 회로를

OR 게이트하나로동일한기능을수행할수있으므로, 논리회로가간단

해지고경제적이다.

1. 반가산기와 전가산기

⑴ 반가산기 회로

반가산기(half adder)는한자리의 2개의 2진수(2개의비트)를 더하

는논리회로이다.

그림Ⅱ-44는 2진수 A, B를입력으로하고, 그들의합 S(sum)와자

리올림 C(carry)를 출력으로 하는 반가산기 회로와 진리표를 나타낸

것이다.


AND 게이트를 NAND 게이트만으로구성하면?

풀이│

예제 5

조합논리회로

조합논리회로를구성하는가산기, 부호기와해독기등에대하여배운다.

2

그림 Ⅱ-43

논리회로의간소화

①논리식

Y=AB+A ’¥”B’”

Y=AB+A ’’+B ’’Y=AB+A+BY=A(B+1)+BY=A+B

②논리회로

Y=A+B이므로OR게이트이다.

A

A

B

B

Y

Y

자리올림(carry)

2진수 덧셈에서 발생되는 자

리올림



3. 디지털 회로 107

S=A¥B’+A ’¥B=A\B C=A¥B

⑵ 전가산기 회로

전가산기(full adder)는자리올림수도포함하여 2개의 2진수(3개의

비트)를더하는회로이다.

그림Ⅱ-45는전가산기를나타낸것으로, 세입력 A, B, C의출력논

리식은합(sum)과자리올림(carry)으로된다.

S=A’¥B’¥C+A ’¥B¥C’+A¥B’¥C’+A¥B¥C

CØ=A¥B+A¥C+B¥C

2. 부호기와 해독기

⑴ 부호기

컴퓨터의신호흐름은 0과 1의 2 진수를사용한다. 그러므로 10진수나

16진수의 숫자를 컴퓨터가 인식하기 위해서는 2진 부호로 바꾸어 주어

(a) 반가산기회로 (b) 진리표

A B S C

0 0 0 0

0 1 1 0

1 0 1 0

1 1 0 1

(c) 진리표(a) 74LS248 (b) 논리회로

A B C S C0

0 0 0 0 0

0 0 1 1 0

0 1 0 1 0

0 1 1 0 1

1 0 0 1 0

1 0 1 0 1

1 1 0 0 1

1 1 1 1 1

전가산기를반가산기와OR 게이트로구성하면?

풀이│반가산기 2개와OR 게이트한개로구성할수있다.

예제 6

그림 Ⅱ-44

반가산기

그림 Ⅱ-45

전가산기A

B

C

S

C0



야하는데, 이러한회로를부호기(encoder)라고한다.

부호기는 키보드의 숫자나 문자를 컴퓨터가 인식할 수 있도록 부호화

된신호로변환시키는곳등에사용된다.

⑵ 해독기

해독기(decoder)는 부호기와 반대의 기능을 수행하는 회로이다. 즉,

2진수를 10진수로변환시키는회로를말한다. 이러한회로는컴퓨터에서

전송된프린터내의문자신호해독기등에사용된다.

1. 플립플롭

플립플롭(flip-flop)은 출력 단자에 전압이 출력되어 있는지 또는 없

는지의상태를 1 및 0으로나타낸다. 이때, 1비트의정보를기억할수있

으며, 어떤 상태를 바꾸도록 명령하는 입력이 있을 때까지 현재의 상태

를 유지한다. 즉, 플립플롭은 2진수의 정보를 저장할 수 있으며, 컴퓨터

와같은디지털기기에많이사용된다. 플립플롭은 RS 플립플롭, JK 플

립플롭, D 플립플롭, T 플립플롭등이있다.

그림 Ⅱ-46

부호기의회로도, 진리표

그림 Ⅱ-47

해독기의회로도, 진리표


입력 출력

10진수 A B C D X Y

0 1 0 0 0 0 0

1 0 1 0 0 1 0

2 0 0 1 0 0 1

3 0 0 0 1 1 1

입력 출력

A B W X Y Z 10진수

0 0 1 0 0 0 0

0 1 0 1 0 0 1

1 0 0 0 1 0 2

1 1 0 0 0 1 3

순서논리회로

순서논리회로를구성하는플립플롭, 레지스터및계수기를배운다.

3

(a) 회로도 (b) 진리표

A

B

C

D

A

B

W

X

Y

Z

(a) 회로도 (b) 진리표



3. 디지털 회로 109

그림Ⅱ-48은 JK 플립플롭을나타낸것이다. JK 플립플롭은메모리,

카운터등에사용된다.

2. 레지스터

레지스터(register)는 2진수의수치를일시적으로기억하거나이동시

킬수있는기억소자이다.

레지스터는 플립플롭 회로를 응용한 것으로, 버퍼 레지스터와 시프트

레지스터가 있다. 버퍼 레지스터는 2진수의 수치를 기억하는 간단한 레

지스터이고, 시프트레지스터는좌우로이동시킬수있는레지스터이다.

3. 계수기

계수기(counter)는입력펄스의수를계수하는기능을가지며, 동기식

계수기와 비동기식 계수기로 나눈다. 비동기식 계수기는 앞단의 플립플

롭출력을차례로다음단플립플롭으로가하도록한것이고, 동기식계

수기는각플립플롭이동시에동작하도록구성한것이다.

(a) 7473 IC (b) IC의내부도 (c) 기호 (d) 진리표

그림 Ⅱ-48

JK 플립플롭

J K Q Q’

0 0 Q Q’

0 1 0 1

1 0 1 0

1 1 Q’ Q

그림 Ⅱ-49

시프트레지스터

J Q QKMasseQ’ Q’

Q’K

CLR

CLOCK CLOCKCLEAR CLEAR

CLRJ Q

CK

CK

K JVÇÇ

CK

OUTPUT

SERIAL INPUT OUTPUTS

VÇÇ QÓ

QÓ

QÅ

QÅ Qı QÇ QÎ

Qı QÇ QÎ

Q˝

Q˝

QÏ

QÏ

Q´

Q´

A CK

GND

B

A B

CLEAR

CLEAR

CLOCK



그림Ⅱ-51은 지폐의수를펄스에 의하여숫자로표시해 주는계수기

를보여주고있다.

그림 Ⅱ-50

계수기

그림 Ⅱ-51

계수기활용의예

그림 Ⅱ-52

램과롬


램과롬

메모리 IC에는 램(RAM)과 롬(ROM)이 있다. 램은 기억시키기와 읽기가 가능한

기억 소자로, 공급 전원이 차단되면 기억하고 있는 내용을 모두 잃어버리게 되는

소멸성의 특징을 가진다. 반면에 롬은 읽기 전용 기억 소자로, 전원에 관계없이

기억된 내용을 유지할 수 있는 비소멸성의 특징을 가진다.

(a) 램 (b) 롬

우리생활주변에서계수기회로가응용된경우의예를찾아보자. 알아보기4

INPUT

INPUT

A NC QÅ

QÅ

Rø(1) Rø(2)R©(2)R©(1)

R©(1) R©(2)

QÎ

QÎ

Qı

Qı

QÇ

QÇA

B

BD Rø(1) Rø(2) NC V∂∂

GND



중단원 마무리 111

디지털 시스템을 구성하는 기본 논리 회로는 AND, OR, NOT 게이트 등이다.1

불 대수와 카르노 도를 이용하면 복잡한 논리식을 간소화할 수 있다.2

조합논리회로의일반적인형태는가산기, 감산기, 디코더, 인코더, 멀티플렉서등이있다.3

반가산기는 한 자리 수의 2진수를 더하는 회로이다.4

순서 논리 회로를 구성하는 플립플롭의 종류에는 RS, JK, D, T 플립플롭 등이 있다.5

레지스터는 2진수의 수치를 일시적으로 기억하거나 이동시킬 수 있는 기억 소자이다.6

계수기의 종류에는 비동기식 계수기와 동기식 계수기가 있다.7

중단원마무리

•강동욱 외 6 역(2003). 전기 전자 공학 개론. 서울:̀ 홍릉과학출판사.


•임석구(2009). 디지털 논리 회로. 서울:̀ 한빛미디어.

•전자회로연구회 역(2005). 디지털 회로. 서울:̀ 대광서림.

•http://electricinfo.co.kr(월간 전기)

•http://www.eleparts.com(엘레파츠)

•http://www.interactiv.com(인터액티브)

•http://www.seri.org/forum/jkbaek(디지털 전자 정보 통신 교육 자료 포럼)







( ) 게이트의 출력 신호는 입력 신호와 반대로 나타난다.2

OR 회로를 NAND 회로만으로 구성할 때 몇 개가 필요한가?6

그림 Ⅱ-53과 같은 회로도는?

①반가산기　　②전가산기

③플립플롭　　④계수기회로

⑤배타논리합

3

다음 논리식을 간단히 하여 나타낼 수 있는 하나의 논리 게이트는?

①AND ②OR ③NOT ④NOR ⑤ EOR

4

⑴모든입력신호가1일때출력신호가 1이되는게이트는 ( )이다.

⑵ 컴퓨터가 인식하기 위해서 10진수나 16진수를 2진수로 바꾸어 주는 회로를 (

)(이)라고한다.

⑶ 어떤 상태를 바꾸도록 명령하는 입력이 있을 때까지 현재의 상태를 유지하는 것을

( )이라고한다.

⑷ 2진수를일시적으로기억하거나이동시킬수있는기억소자는 ( )이다.

⑸메모리집적회로중에서기억시키기와읽기가가능한기억소자는( )이다.


AND 게이트, OR 게이트, 불대수, 부호기, 플립플롭, 레지스터, 계수기, 램, 롬

보기

그림 Ⅱ-54의 논리 회로를 논리식으로 나타내시오.5

그림 Ⅱ-53

그림 Ⅱ-54

Z=AB+A+B



탐구 학습 113

나노반도체소자기술

반도체소자의크기는얼마나작게만들수있을까? 국내연구팀의실험에따르면성인머리

카락굵기의 4만분의 1에해당되는 3 [nm]까지작아진다는것이증명되었다. 즉, 반도체소자

의공정기술이개발됨에따라메모리집적도는동전크기에 1조(10⁄ ¤ bits)개의단위정보를

저장할수있다. 이나노소자는테라급DRAM, SRAM, 플래시메모리소자등으로응용이

가능하여차세대정보처리기기의필수부품으로사용될수있다.

또, 첨단소재와가공기술이반도체기술과접목되어휘어지는기판위에반도체소자를만

들고, 혈액과같은생물학적인환경에서동작하는특수메모리소자를만들면칩을머릿속에

이식할수있게된다.

이를위해반도체소자와뇌신경세포결합표면에서생체전기신호를주고받을수있는표

면저항을낮추는연구가수행되고있다. 이러한연구는‘자연모사공학’이라는것을통하여

자연으로부터영감을찾고있다.

즉, 나노기술을이용하여나노밤송이, 나노꽃송이와같은나노복합체를만들어표면저항

을줄일수있다는것이다. 이후뇌신경세포를배양하면서반도체소자와뇌신경세포사이에

생체전기신호를관찰하게된다. 이러한기술은향후뇌질환환자들에게도움이될것이며, 백

과사전의정보를저장하는기억력을가진사람이될수도있다.

또, 이러한반도체소자와뇌신경세포의결합기술로생체반도체소자가만들어지면, 머리

뒤에파스처럼붙여서키보드나마우스를쓰지않고컴퓨터와기타주변전자기기를제어할

수있게될것이다. 생각만으로도주변전자기기를제어하는세상이가능할수도있을것이다.

탐구학습



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전자소자와kritorkr.iptime.org/file_upload/st_gong/전기일반... · 2015-07-01 · 이단원에서는전자소자에대한원리와특성, 용도에대하 여알아보고, 이들을활용한간단한전자회로의원리및