반도체설계산업기사 필기 (4회) 기출문제 정답, 문제풀이 및 해설(2008년 09월 07일)

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반도체설계산업기사 필기 (4회) 기출문제 정답, 문제풀이 및 해설(2008년 09월 07일)

 

 

반도체설계산업기사 필기 (4회) 기출문제 정답, 문제풀이 및 해설(2008년 09월 07일)

안녕하세요. 인포파파입니다. 이번 글에서는
반도체설계산업기사 문제 풀이 시간을 가져보겠습니다.

해당 회차의 경우 난이도가 꽤 높았을 거라 생각되는데요,
그중 많은 수험생 분들이 어려워 했던
기출 문제 위주로 자세한 풀이 내용을 정리해 보았습니다.

해설을 잘 확인하시고, 오답을 잘 체크하셔서
시험에 좋은 결과 있으시길 바랍니다.

그럼 시작하겠습니다.

 

 

 

① – 반도체설계산업기사 5번, 11번, 12번, 16번 문제 정답 및 풀이

문제내용 풀이 및 해설
문제: 원자번호 14인 Si 원자의 최외각(M각) 전자는 몇 개인가?

Si 원자의 최외각(M각)은 3s2 3p2 상태로, 각 궤도에 2개의 전자가 존재하므로 총 4개의 전자가 존재한다. 따라서 정답은 4입니다.
문제: 전계효과트랜지스터(FET)를 단극성 소자라 하는 이유는?

FET는 게이트 전압의 변화에 따라 드레인 전류의 크기가 결정되는 소자입니다. 따라서 FET는 전자 또는 정공 중 하나의 캐리어만을 사용하는 소자로, 단극성 소자라고 할 수 있습니다. 따라서 정답은 2입니다.
문제: 순수 반도체에서 전자나 정공의 농도가 같다고 할 때 전도대의 준위 0.9[eV], 가전자대의 준위가 1.6[eV]이면 순수반도체의 에너지 캡은?

순수 반도체의 에너지 갭은 전도대의 준위와 가전자대의 준위의 차이입니다. 따라서 순수 반도체의 에너지 갭은 1.6[eV] – 0.9[eV] = 0.7[eV]입니다.
문제: 다음 중 실리콘(Si) 및 게르마늄(Ge)의 결합 구조는?

Si 및 Ge은 4개의 전자를 가지고 있으며, 이 전자들은 4개의 다른 원자들과 공유결합을 형성합니다. 따라서 정답은 1입니다.

 

 

 

 

② – 반도체설계산업기사 19번, 23번, 26번, 30번 문제 정답 및 풀이

문제내용 풀이 및 해설
반도체에서 전자가 원자의 속박으로부터 벗어나 전계에 의하여 자유롭게 움직일 수 있는 에너지대는?

정답: ④ 전도대

풀이:

  • 반도체에서 전자가 원자의 속박으로부터 벗어나 전계에 의하여 자유롭게 움직일 수 있는 에너지대를 전도대라고 한다.
  • 가전자대는 전자가 안정된 상태에 있는 에너지대이고, 충만대는 전자가 완전히 채워진 에너지대이다.
  • 금지대는 가전자대와 전도대 사이에 존재하는 에너지대이며, 전자가 존재할 수 없는 에너지대이다.
다음 중 피어스 수정 발진회로의 발진주파수 변동 요인으로 가장 적합하지 않은 것은?

정답: ❹ 발진회로의 차폐

풀이:

  • 피어스 수정 발진회로의 발진주파수는 수정 다이오드의 공진주파수에 의하여 결정된다.
  • 부하의 변동, 주위 온도의 변화, 전원전압의 변동은 발진주파수를 변화시키는 요인이다.
  • 발진회로의 차폐는 발진주파수에 영향을 주지 않는다.
어떤 증폭기의 전압 증폭도가 100이고 전류 증폭도가 10일 때 전력이득은 몇 [dB]인가?

정답: ❷ 30[dB]

풀이:

  • 전력이득은 전압 증폭도와 전류 증폭도의 곱으로 계산된다.
  • 전력이득 = 10log(전압 증폭도 전류 증폭도)
  • 따라서, 전력이득 = 10log(100 10) = 30[dB]
차동증폭기에서 공통성분 제거비(CMRR)에 대한 설명 중 옳은 것은?

정답: ①, ②, ④

풀이:

  • CMRR은 차동신호와 공통신호의 비율로 정의된다.
  • 동상이득이 클수록 CMRR이 커진다.
  • 차동이득이 클수록 CMRR이 커진다.
  • CMRR이 클수록 차동증폭기의 성능이 좋다.

 

 

 

 

③ – 반도체설계산업기사 32번, 35번, 42번, 45번 문제 정답 및 풀이

문제내용 풀이 및 해설
전압이득의 1000, 왜율이 10[%]인 무궤환 증폭기에 궤환율 β = 0.01의 부궤한을 걸었을 때 왜율은 약몇 [%] 인가? 궤환이득 = 1000 0.01 = 10
왜율 = 100 궤환이득 / (1 + 궤환이득) = 100 10 / 1001 = 9.90909090909… %
약 10%
다음 연산증폭기 회로에서 RL에 흐르는 전류가 2.5[mA] 일 때 RL 값은 몇 [kΩ] 인가? RL = 100kΩ / 2.5mA = 40kΩ
4단 하향 Counter에서 10번째 클럭펄스가 인가되면 각단이 나타내는 2진수를 10진수로 변환하면? 10번째 클럭펄스 인가 시 각단의 값은 10진수 1, 0, 1, 0이 된다.
10진수 1, 0, 1, 0을 10진수로 변환하면 6이 된다.
(4)10을 그레이 코드(Gray code)로 변환하면? 4의 그레이 코드는 0110(G)이다.

 

 

 

 

③ – 반도체설계산업기사 50번, 53번, 54번, 55번 문제 정답 및 풀이

문제내용 풀이 및 해설
마스터슬레이브 JK 플립플롭을 사용하는 이유는? 마스터슬레이브 JK 플립플롭은 레이싱(racing) 현상을 없애기 위해 사용합니다. 레이싱 현상이란, 두 개의 플립플롭이 동시에 상태가 바뀔 때 발생하는 현상입니다. 마스터슬레이브 JK 플립플롭은 마스터 플립플롭이 먼저 상태가 바뀌고, 그 다음에 슬레이브 플립플롭이 상태가 바뀌도록 설계되어 레이싱 현상을 방지합니다.

보기:
1. 지연시간을 짧게 하기 위해 – 틀림
2. 지연시간을 길게 하기 위해 – 틀림
3. 클럭펄스를 사용할 수 없을 때 – 틀림
4. 레이싱(racing) 현상을 없애기 위해 – 맞음
다음 진리표를 보고 논리식을 바르게 구한 식은? 다음 진리표는 A, B 입력에 따라 Y 출력이 0 또는 1이 되는 논리 회로를 나타냅니다.

논리식은 다음과 같이 구할 수 있습니다.
“`
Y = A’B + AB’

보기:
1. A’ + B’
2. A + B
3. A’B’ + AB
4. A’B + AB’ – 맞음

그림과 같은 회로도의 출력 F는? 그림과 같은 회로도는 AND 게이트 3개를 직렬로 연결한 회로입니다. 따라서 출력 F는 다음과 같습니다.

F = A AND B AND C

보기:
1. A AND B
2. B AND C
3. C AND A
4. A AND B AND C – 맞음

동기식 카운터와 비동기식 카운터를 비교 설명한 것 중 맞는 것은? 동기식 카운터와 비동기식 카운터의 차이점은 클럭 신호에 따라 플립플롭이 동기되는지 여부입니다. 동기식 카운터는 각 플립플롭의 클럭에 동기되는 카운터이며, 비동기식 카운터는 각 플립플롭의 클럭이 서로 독립적인 카운터입니다.

보기:
1. 동기식 카운터는 각 플립플롭의 클럭에 동기되는 카운터이다. – 맞음
2. 동기식 카운터는 비동기식 카운터에 비해서 안정되지 못한다. – 틀림

 

 

 

 

⑤ – 반도체설계산업기사 59번, 63번, 66번, 67번 문제 정답 및 풀이

문제내용 풀이 및 해설
다음 그림의 캐스케이드 계수기의 구성에서 총 모듈을 구하면? 캐스케이드 계수기는 2진수 1씩 증가하는 계수기입니다. 그림에서 4개의 계수기가 연결되어 있으므로 총 모듈은 4개입니다.

정답: ④
다음 CMOS 공정 중에서 가장 먼저 하는 공정은? CMOS 공정은 n-well 형성, active 영역 정의, 소스, 드레인 확산 형성, metal 증착 및 배선 순으로 진행됩니다. 따라서 가장 먼저 하는 공정은 n-well 형성입니다.

정답: ❶
N채널 증가형 MOSFET에서 드레인 전류를 흐르게 하려면 게이트 전압을 어떻게 해야 하는가? N채널 증가형 MOSFET는 게이트 전압이 소스 전압보다 높아야 드레인 전류가 흐릅니다. 따라서 양(+)의 전압을 인가해야 합니다.

정답: ❷
VLSI 설계에서 강조되는 구조적 설계 원칙이 아닌 것은? VLSI 설계에서 강조되는 구조적 설계 원칙은 정규성, 모듈성, 국지성입니다. 논리성은 VLSI 설계에서 강조되는 논리적 설계 원칙입니다.

정답: ❷

 

 

 

 

⑥ – 반도체설계산업기사 72번, 75번, 77번, 79번 문제 정답 및 풀이

문제내용 풀이 및 해설
2개 변수와 그 기능이 바르게 연결되지 않은 것은? 답: ②
풀이:
①. 2개 변수와 그 기능이 바르게 연결되어 있다.
③. 2개 변수와 그 기능이 바르게 연결되어 있다.
④. 2개 변수와 그 기능이 바르게 연결되어 있다.

따라서 ②번 보기가 답이다.

베이스 폭이 3×10-3[cm] 일 때 펀치-슬로 전압Vpt가 7[V]인 PNP 트랜지스터에서 베이스 폭이 6×10-3[cm]으로 증가하면 Vpt는 얼마인가? 답: ④ 28[V]
풀이:
펀치-슬로 전압은 베이스 폭에 반비례한다. 따라서 베이스 폭이 2배가 되면 펀치-슬로 전압은 절반으로 줄어든다.

7[V] / 2 = 3.5[V]

따라서 Vpt는 3.5[V]이다.

집적회로 구현을 위한 웨이퍼 제조 공정에 해당하지 않은 것은? 답: ④ 칩 테스팅 공정
풀이:
칩 테스팅 공정은 집적회로 구현을 위한 웨이퍼 제조 공정에 해당하지 않는다. 칩 테스팅 공정은 집적회로의 정상 작동을 확인하기 위한 공정이다.
CMOS domino 로직회로를 사용할 때의 특성에 해당되지 않는 것은? 답: ① 팬 아웃(fan-out)은 항상 1 이다.
풀이:
CMOS domino 로직회로는 팬 아웃이 2 이상이다. 따라서 ①번 보기는 답이 아니다.

 

 

 

 

⑦ – 반도체설계산업기사 문제 정답 및 풀이

문제내용 풀이 및 해설
MOSFET의 게이트 전압을 증가시키면, 드레인 전류는 어떻게 변화하는가? 게이트 전압을 증가시키면, 채널의 전하밀도가 증가하여 드레인 전류가 증가한다.
CMOS 회로에서, NMOS와 PMOS의 게이트 전압이 모두 0V일 때, 회로는 어떻게 동작하는가? NMOS와 PMOS 모두 OFF 상태이므로, 회로는 OFF 상태가 된다.
Bipolar Junction Transistor(BJT)의 바이어스 조건에 따른 동작 상태를 설명하시오. BJT의 바이어스 조건에 따라 OFF 상태, Active 상태, Saturation 상태로 동작한다.
IC 제조 공정 중, Photolithography 공정의 목적은 무엇인가? Photolithography 공정은 회로 패턴을 실리콘 웨이퍼 위에 형성하는 공정이다.

 

 

 

 

맺음말

본 포스팅에 사용된 PDF 파일은 저명한 기출문제 사이트 ‘기출문제 전자문제집 CBT’에서 다운로드 받은 파일입니다.

문제 파일을 찾지 못하셨거나, 필요하신 경우 댓글을 남겨주시면 정보를 제공해드리도록 하겠습니다.

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감사합니다.

 

 

 

 

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