진공관 vacuum tube 진공관은 전자의 움직임을 진공 상태 안에서 조절함으로써 전기 신호를 증폭하고, 정류하는데 쓰는 전기 장치이다. electric tube, thermionic valve, radio valve 등으로 불리기도 한다. 트랜지스터가 개발되기 전에는 거의 모든 전자 기기에 쓰였다. 오디오 앰프처럼 고주파의 전력 소모가 큰 전자기기에 아직도 사용되고 있다. 에디슨이 전구를 실험하면서 전류가 흐르는 것을 발견하고, 영국의 플레밍이 세계 최초로 진공관을 발명했다. 헤럴드 아널드는 진공관 구조를 바꿔서 내부의 공기를 빼고 부분 진공 상태로 만들었다. 아직도 진공관을 쓰는 경우가 있다. AM 라디오 방송을 내보낼 때 100kW 에서 1000kW 정도의 출력이 필요한데 이때 진공관이 사용된다...
반도체 소자 semiconductor device 반도체 소자는 솔리드 스테이트 소자로도 불리고, 반도체의 전기 특성을 사용한 전자 회로에 쓰이는 부품을 뜻한다. 스마트폰, 컴퓨터, TV 등 전자제품에 필수로 들어가는 부품으로 전자공학에서 굉장히 중요한 의미를 가진다. 그렇기 때문에 세계 산업에서 차지하는 경제 효과 역시 막강하다. 반도체 소자 이전 시대에는 진공을 이용한 전자관이 많이 사용되었다. 반도체 소자는 전자관과 비교해서 향상된 특징을 갖고 있어서 그 자리를 대체했다. 소비전력이 낮고 전원이 생성되면 곧바로 작동하고, 낮은 온도에서 작동해서 수명도 길다. 또한 충격에 강하고 부피나 면적이 매우 적게 필요하다. 반면에 전자관에 비교하여 단점도 있었다. 온도에 따라 특성이 급격히 변해서 보완 회로가..
트랜지스터 Transistor 트랜지스터는 저마늄, 규소, 실리콘 같은 반도체를 사용해서 전력을 증폭시키거나 바꾸는 데 사용하는 반도체 소재이다. 1940년대 미국의 물리학자 존 바딘, 월터 브래튼, 윌리엄 쇼클리가 트랜지스터를 개발한 후에 전자공학의 혁명과 같은 역할을 했다. 트랜지스터로 인해서 컴퓨터, 계산기 등이 더 작고 싸게 개발될 수 있었다. 트랜지스터 개발자는 노벨 물리학상을 수상했으며 IEEE 마일스톤상 목록에 올라가 있다. 트랜지스터는 접합형(Bipolar Junction)과 전계효과(Field Effect) 트랜지스터로 나뉜다. 트랜지스터는 입력, 공통, 출력단 등 3개로 구성되어 있다. 입력 단과 공통 단 중간에 전압이나 전류를 흐르게 하면, 공통 단과 출력 단의 전도도가 커지고 전류 ..
디지털 회로 Digital circuit 디지털 회로는 디지털로 이루어진 신호를 사용하는 전자 회로를 일컫는다. 특정 명제를 이진수에 대입해서 수학적으로 표현하는 불대수로 표현 가능하다. 기본적으로 불대수를 물리적 장치에 논리적 출력 값을 구현하는 회로를 조합해서 이루어진다. 일반적으로 컴퓨터 같은 기계에 많이 쓰이게 된다. 디지털 회로에 논리를 어떤 식으로 표현할지 방법이 필요하다. 논리 0과 1을 표현할 표준적인 방법을 정해야 한다. 표현 기법으로는 몇 가지가 있는데 가장 기본적으로 전압을 기준으로 표현하는 방식이 있다. 아날로그 회로 Analog circuit 아날로그 회로는 전기 신호를 아날로그로 처리하는 전자 회로를 말한다. 입력 신호를 연속으로 받고, 출력 신호를 연속으로 내보내는 특징을 갖고..
결정 진동자는 압전기 결정이 진동하면서 발생하는 기계적 공명을 이용한 전기 발진기이다. 정확한 주파수 만드는데 사용한다. 압전 물질은 수정 결정체를 이용해서 수정발진기로 불리지만 다결정 세라믹을 이용해서 만들수도 있다. 수정 발진기는 kHz 부터 MHz 까지 진동하는 발진을 만든다. 일반적으로 널리 알려진 시계, 라이도, 컴퓨터, 휴대폰, 주파수 변환기 등에 사용되고 있다. 일정한 시간을 보여주는 신호를 생성해서 일정한 주기의 진동을 요구하는 회로에 사용한다. 컴퓨터 부품인 CPU 의 클럭 신호를 입력하고 디지털 회로를 만드는데 매우 중요한 부품이다. 또한 전자 손목 시계처럼 아주 정확한 시간이 필요한 회로에 주로 사용하고, 일정하고 고른 주파수가 필요한 블루투스 무선 통신의 전송과 수신에 필요한 신호를..
플렉서블 전자회로는 휘어지는 기판에 전자 소켓을 붙혀서 전자 회로를 만드는 기술이다. 딱딱한 인쇄 회로 기판을 뜻하는 PCB에서 쓰는 부품과 똑같은 것을 사용해서 만들 수 있다. 기판을 딱딱한 것에서 휘어지는 것으로 바꾸기만 하면 된다. 액정 디스플레이를 만들 때 유리를 기판으로 사용한다. 대신에 유리를 플라스틱이나 금속으로 이루어진 호일로 변경하면 플렉서블 디스플레이 구축이 가능하다. 기판 표면에 덮히는 박막 트랜지스터의 두께가 매우 얇다. 몇 마이크로미터 정도밖에 되지 않는다. 유기 발광 다이오드를 백라이드 대체용으로 쓴다. 디지털 카메라 등에 플렉서블 회로 부품을 사용한다. 태양전지를 플렉서블로 바꿔서 인공위성 전력 수단으로 개발되는 중이다. 무게가 가볍고, 접은 상태로 발사 가능하고, 응용하기에 ..
다이오드 브리지는 브리지 정류기로도 불리우며 다이오드 4개를 연결한 회로이다. 브리지 다이오드는 극성 전압이 어떤거라도 상관없이 동일한 극성 전압을 낸다. 교류 입력 방식을 직류 출력 방식으로 바꿀때 주로 이용한다. 중앙탭 트랜스 금액을 줄이기 위해서 다이오드 2개를 더 사용한다. 같은 전압을 낼 수 있는 어댑터에서 일반 트랜스와 다이오드 4개를 쓰는 설계가 생산 단가가 더 저렴하다. 레오 그레츠가 발명해서 그레츠 회로라고 부르기도 한다. 마름모꼴로 된 좌측에 양의 전압이 들어오고 우측에 음의 전압이 들어오면, 전류가 왼쪽 위로 출력된다. 반대로 우측에 양의 전압이 들어오고 좌측에 음의 전압이 들어오면, 전류가 우측 위로 출력된다. 그렇기 때문에 윗부분 출력이 아래쪽보다 높다. 다이오드 브리지는 전지를 ..
연산 증폭기는 차동 입력 2개와 단일 출력 1개로 이루어진 직류 연결형 전압 증폭기이다. 연산 증폭기 하나가 입력 단자 사이의 전력 차이보다 수백에서 수천배 큰 전압을 만든다. 연산 증폭기는 전자 회로나 음을 출력시켜주는 장비에서 매우 중요한 구성 부품이다. 선형, 비선형, 주파수 의존회로에 사용된 아날로그 방식의 컴퓨터에서 유래되었다. 일정하지 않은 제조 결과물에 연연하지 않고 외부 컴포넌트에 의해 설정되어서 회로를 설계할 때 널리 사용된다. 연산 증폭기의 회로를 표현하는 방법은 위의 그림과 같다. V+는 비반전 신호 입력, V-는 반전 신호 입력, Vout은 출력, Vs+은 양의 전원 공급 전압, Vs-는 음의 전원 공급 전압을 의미한다. 가장 많이 쓰이는 전자 부품이고 스피커 같은 앰프를 만드는데 ..