[디스플레이] LG디스플레이 회로설계 / 삼성디스플레이 회로설계 직무˙전공 면접 기출 문제 ①

 

 

 

 

들어가면서

 

LG디스플레이 산학장학생 전형의  전공 면접을 준비하면서 제가 공부했었던 내용들을 함께 공유해보려고 합니다.

아래 내용들은 실제 면접장에서 나왔던 기출문제들을 제 나름의 방식대로 답변을 준비했던 내용들이며,

 

잘 이해가 안되는 내용은 단순히 외우지 말고 스스로 찾아보시고 본인 것으로 만드는 것을 추천합니다.

질문사항이나 문의사항은 댓글 남겨주시면 함께 고민해보겠습니다.

 

 

전자회로 기출문제

비이상적 OP-AMP 직류 오프셋이란 무엇인가요?

비이상적 OP-AMP는 제조 공정 후 각 소자의 물성 차이로 인하여 회로의 비대칭이 발생합니다.

 

따라서 V_1과 V_2의 값이 같아도 출력이 0이 아닌 미세한 전압이 발생하기 때문에 이를 상쇄시켜주기 위해서 입력단에 전압원을 가해주어야 합니다.

 

 

그렇다면 비이상적 OP-AMP 입력 바이어스 전류는 무엇인가요?

BJT로 만들어진 연산증폭기는 입력으로부터 베이스 전류를 빨아들이기 때문에 이상적인 OPAMP와 달리 입력단에서 전류가 흐르게 됩니다.

 

이를 비이상적 OP-AMP 입력 바이어스 전류라고 합니다.

 

포토다이오드의 역바이어스 전류흐름에 대해 설명해주세요.

PN 정션된 PN 다이오드에서 공핍층 영역에 일정 에너지 준위이상의 빛에너지를 쏘게 되면 전자와 전공이 분리되어 전자가 움직일 수 있게 됩니다. 

 

따라서 포토다이오드는 이와 같은 원리로 역바이어스 상태에도 전류가 흐를 수 있습니다.

 

BJT 동작원리(역바이어스 전류흐름)에 대해 설명해주세요.

BJT는 PN 정션 되어있는 다이오드에 N형 반도체를 추가시켜줌으로써 NPN구조를 이루고 있습니다. 

 

베이스와 에미터는 순바이어스, 베이스와 콜렉터는 역바이어스 전압이 걸려있는 활성영역 상태를 기준으로 동작원리를 설명 드리겠습니다. 

 

먼저 역바이어스가 걸려있는 PN 정션에서는 전자의 이동이 일어날 수 없지만, BJT 같은 경우는 옆에있는 N형 반도체에서 전자가 계속 주입되므로 주입된 전자가 공핍층의 자기장의 영향을 받아 역바이어스임에도 불구하고 콜렉터 쪽으로 쓸려가며 전류가 흐르게 됩니다.

 

MOS의 동작원리는 어떻게 되나요?
NMOS기준으로 설명을 드리겠습니다. 

 

NMOS는 소스와 드레인이 N형 반도체이고 두 영역 사이에 P형 반도체가 끼어있으며 그 위에 절연체와 게이트인 메탈이 놓여있습니다.

 

그런데 소스와 드레인 사이에 전류가 흐르려면 전자가 이동을 해야 하는데 p-Sub 는 정공이 다수 캐리어이므로 전류가 흐를 수 없는 상태입니다.

 

따라서 전자가 흘러가기 위한 N형 영역이 만들어 져야하며, 게이트에 양전압을 걸어줌으로써 척력으로 정공을 밀어내어 N형 채널을 형성시켜줍니다.

 

이와같은 N형 채널층은 반전층 이라고도 부르는데, 자유전자가 이동할 수 있는 통로가 되어 줄 수 있습니다.

 

만약 게이트에 다시 음전압을 걸어주게 되면 밀려났던 정공들이 인력으로 인하여 게이트 밑에 모이게 되며, 자유전자가 이동할 수 있는 통로를 치워버리는 상황이라서 결국 전류가 흐를 수 없게 됩니다. 

 

 

 

바이어스란 무엇인가요?

DC 전압을 걸어주어 소자의 선형적인 부분으로 동작점을 지정하거나 이동시켜주는 것을 말합니다. 

 

만약 엔지니어가 비선형성과 선형성이 일정 전압을 기준으로 공존하는 수동소자들을 설계해야 된다면 출력이 어느정도 예측 가능한 선형적인 부분을 사용해야 됩니다. 

 

얼리효과에 대해 들어보셨나요? 

기본적으로 BJT에 흐르는 I_C 값은 V_CE값에 영향을 받지 않는 것이 이상적인 전류식입니다. 

 

그러나 V_CE 값이 증가하게 되면 공핍층 영역이 넓어지게 되는데, 이때 자기장의 세기는 더 커져서 베이스로 빠지려는 전자들마저 끌어들여 BJT에는 더 많은 전류가 흐르게 됩니다. 

 

따라서 I_C는 V_CE의 영향을 받는다고 말할 수 있습니다.

 

g_m의 정의와 값을 증가시키는 방법은 무엇인가요?
g_m 값은 보통 V_G 와 I_D 의 이차함수꼴 그래프에서 접선기울기를 의미합니다.

 

따라서 전압 이득을 쉽게 표현, 구하기 위한 수단으로 사용될 수 있으며, g_m은 μnCox, 드레인전류, W/L의 값을 조정하여 엔지니어가 원하는 스펙으로 튜닝할 수 있습니다.

 

만약 전류 값이 고정되어있는 상황이면 W/L값을 조절하여 g_m값을 조정할 수 있으며, W/L값이 고정되어있는 상황이라면 드레인 전류 값을 조절하여 g_m값을 조정할 수 있습니다. 

BJT와 MOSFET의 차이점에 대해 설명해주세요.

MOSFET와 비제이티는 가장 대표적인 차이점은 베이스와 게이트입니다. 

 

게이트 밑에는 절연체가 깔려있어서 전류가 흐를 수 없는데 베이스는 절연막이 없어서 전류가 흐를 수 있는 차이점이 있습니다. 

 

또한 BJT는 I-V 커브가 지수함수 꼴이지만 MOSFET같은 경우는 반쪽짜리 이차함수의 형태의 꼴을 가집니다. 

 

소자의 크기 면에서도 BJT는 공정상 크기가 대부분 같지만 MOSFET같은 경우는 엔지니어가 W/L값을 어떻게 설정해주냐에 따라 다르게 정할 수 있어 집적회로에서는 MOSFET이 절대적으로 유리합니다.

 

마지막으로 동작영역의 경계점 차이가 있는데 BJT는 V_CE값과 V_BE값이 같은 지점을 경계로 포화영역 활성영역으로 나뉘지만 MOSFET같은 경우는 V_GS - V_Th값이 V_DS값과 같은 지점을 경계로 트라이오드영역 활성영역으로 나뉩니다.

 

 

 

꼬리) 바이폴라와 유니폴라의 정의가 무엇인가요?
바이폴라는 전자와 전공이 함께 이동하는 것으로 정의할 수 있습니다.

 

이는 BJT의 동작원리를 예로 들 수 있는데, 전자가 이동하면서 동시에 정공이 생기기 때문에 전자와 전공이 함께 움직이는 듯한 모습으로 보일 수 있습니다.

 

반면에 유니폴라는 전자나 전공 둘 중 하나만 움직이는 모습으로 MOSFET 의 채널 내에서 이동하는 자유전자를 예로 들 수 있으며, 자유전자만 이동하다보니 홀은 이동하지 않는 것처럼 보일 수 있습니다.

 

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MOSFET 트라이오드 영역의 특징은 무엇인가요?
게이트-드레인 전압이 문턱전압보다는 높고, 드레인-소스 전압이 게이트-소스 전압에서 문턱전압을 뺀 값보다 작은 경우를 말합니다.

 

드레인 소스 전압이 작게 유지되면 MOSFET 이 선형 저항 소자처럼 동작할 수 있습니다. 

 

능동소자와 수동소자의 차이는 무엇인가요?
능동소자는 입력된 작은 신호를 큰 신호로 증폭 시켜주는 소자이며, 에너지의 변환이 존재하는 소자이므로 전력을 따로 공급받아야 하고 단독으로 사용할 수 없습니다. 

 

그러나 수동소자는 에너지를 소비하는 작용을 하고, 수동적인 작용들만 할 뿐 먼저 나서서 무언가를 하지 않으므로 외부전원이 필요 없습니다. 


문턱전압의 정의는 무엇인가요?
트랜지스터의 차단 혹은 전도 상태를 결정하는 전압으로 강한 반전이 게이트 밑에서 일어나 반전층 채널이 형성되게 하는 게이트 전압이라고 말할 수 있습니다. 

 

문턱전압에 영향을 주는 요소는 Cox의 두께, 각 레이어의 도핑 값, Gate 전하량, 바디효과 정도가 있습니다.


바디 이펙트란 무엇인가요?
NMOS 기준으로 벌크단자에 역전압을 가해주면 피서브의 전공들이 역전압이 걸린 벌크 단자 쪽으로 이동하게 됩니다.

 

따라서 소스와 p-Sub, 드레인과 p-Sub 의 사이에 생긴 공핍 영역이 증가하게 되며, 늘어나는 공핍영역은 채널의 전자흐름을 방해하므로 채널을 형성시킬 수 있는 문턱전압 값이 증가하게 됩니다.

 

소스팔로워를 쓰는 이유는 무엇인가요?
소스 팔로워는 입력을 게이트로 받고 출력을 소스단에서 뽑아내는 증폭기입니다. 

 

그런데 소스팔로워는 증폭기라고 하기 모호한점이 전압이득이 거의 1에 근접한데, 이러한 소스 팔로워를 왜 쓰냐하면 바로 부하효과를 피하기 위해 사용합니다.

 

소스 팔로워는 입력을 게이트로 받는다고 말씀을 드렸는데, 게이트에서 바라보는 저항은 무한대 값이기 때문에 앞단의 출력전압을 모두 다 빨아들여 다음 단에 사용할 수 있다는 장점이 있습니다. 

 

공통게이트를 쓰는 이유는 무엇인가요?
CS 증폭기에서 입력에 블랙박스가 추가되면 전류가 게이트에는 흐르지 않으므로 블랙박스 쪽으로 모두 빠지게 됩니다.

 

따라서 MOSFET 이 제대로 된 역할을 할 수 없게 되는데, 이러한 상황을 방지하기위해 입력저항이 상대적으로 낮은 소오스 단에 입력을 넣어주고 드레인에서 출력을 뽑아주는 공통 게이트단을 사용합니다.

 

캐스코드를 쓰는 이유는 무엇인가요?
다른 증폭기와 다르게 밀러효과를 피할 수 있으며, 커패시턴스가 낮아지게되어 광대역폭을 가질 수 있는 장점 때문에 전압 스윙 범위가 낮아져도 캐스코드를 사용합니다.

MOSFET 하나만 놓고 보았을 때, 출력 전압이 최대 V_DD 값까지 스윙할 수 있지만 캐스코드는 MOSFET 위에 MOSFET 이 쌓여 있어서, 아래 MOSFET의 전압 스윙값이 위에 모스의 동작 영역에 영향을 끼칠 수 있습니다.

 

따라서 캐스코드는 위에 MOSFET 이 트라이오드 영역에 빠지지 않도록 전압스윙폭이 조금 제한되는 단점이 있습니다.

 

 

꼬리) 밀러효과가 무엇인지 설명해주세요.
전압이득을 갖는 증폭 회로에서 입력단과 출력단 사이에 있는 임피던스는 전압 이득에 반비례하는 형태로 나타낼 수 있습니다.

 

대체적으로 저항 임피던스는 실제 임피던스보다 작은 값을 가지게 되는데, 커패시터 같은 경우는 오히려 더 큰 임피던스 값을 가지므로 증폭기의 대역폭에 영향을 끼치는 현상입니다(고역주파수 특성이 나빠짐). 

 

차동증폭기를 쓰는 이유는 무엇인가요?
차동증폭기는 차동입력은 증폭시키고 동상 입력은 제거하는 특징을 가지고 있습니다. 

 

동상 입력을 제거시키는 차동증폭기의 원리는 테일 전류원의 r_o 값으로, 동상 입력일 때 차동증폭기는 절반회로로 해석이 가능해집니다.

 

이 때, 레지스턴스 값이 엄청 큰 r_o가 전압이득 값의 분모로 들어가기 때문에 전압이득이 1보다 작은 값으로 출력되어 동상신호는 감쇄시키는 역할을 할 수 있기 때문입니다. 

 

 

 

▼ [전공 면접] 삼성전자 공정설계 / SK하이닉스 소자 직무˙전공 면접 예상 문제 ①

[전공 면접] 삼성전자 공정설계 / SK하이닉스 소자 직무˙전공 면접 예상 문제 ①

▼ [전공 면접] 삼성전자 공정설계 / SK하이닉스 소자 직무˙전공 면접 예상 문제 ②

[반도체 소자] 삼성전자 공정설계 / SK하이닉스 소자 직무˙전공 면접 예상 문제 ②

▼ [전공 면접] 삼성전자 공정설계 / SK하이닉스 소자 직무˙전공 면접 예상 문제 ③

[전공 면접] 삼성전자 공정설계 / SK하이닉스 소자 직무˙전공 면접 예상 문제 ③

▼ [전공 면접] 삼성전자 공정설계 / SK하이닉스 소자 직무˙전공 면접 예상 문제 ④

[전공 면접] 삼성전자 공정설계 / SK하이닉스 소자 직무˙전공 면접 예상 문제 ④

▼ [전공 면접] 삼성전자 공정설계 / SK하이닉스 소자 직무˙전공 면접 예상 문제 ⑤

[전공 면접] 삼성전자 공정설계 / SK하이닉스 소자 직무˙전공 면접 예상 문제 ⑤

▼ [전공 면접] LG디스플레이 회로설계 / 삼성디스플레이 회로설계 직무˙전공 면접 기출 문제 ①

[디스플레이] LG디스플레이 회로설계 / 삼성디스플레이 회로설계 직무˙전공 면접 기출 문제 ①

▼ [전공 면접] LG디스플레이 회로설계 / 삼성디스플레이 회로설계 직무˙전공 면접 기출 문제 ②

[디스플레이] LG디스플레이 회로설계 / 삼성디스플레이 회로설계 직무˙전공 면접 기출 문제 ②

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[디스플레이] LG디스플레이 회로설계 / 삼성디스플레이 회로설계 직무˙전공 면접 기출 문제 ③