고등 통합과학 도체, 반도체, 부도체 예상문제

도체, 반도체, 부도체
{유형 분석}
전기 전도성에 따라 물질을 도체, 반도체, 부도체로 분류하고 각각의 특징을 이해하고 있는지 확인하는 문항이다.
{자료 분석}
(가)는 구리, 은과 같은 도체, (나)는 규소, 저마늄과 같은 반도체, (다)는 유리, 고무와 같은 부도체(절연체)이다. 반도체는 순수한 상태에서는 전기 전도성이 매우 낮지만, 특정 불순물(도핑)을 첨가하면 전기 전도성을 조절할 수 있다는 특징이 있다.
{정답 찾기}
① (가)는 도체, (나)는 반도체, (다)는 부도체이다. (X)
② 순수한 반도체(나)의 전기 전도성은 도체(가)보다 훨씬 작다. (X)
③ 반도체에 특정 불순물을 첨가(도핑)하면 전기 전도성을 크게 조절할 수 있으며, 이 성질을 이용해 다양한 반도체 소자를 만든다. (O)
④ (다)는 부도체로 전기 저항이 매우 커서 전선의 절연 피복 등에 사용되며, 전선의 도선 재료로는 사용되지 않는다. (X)
⑤ 반도체는 전류가 전혀 흐르지 않는 물질이 아니라, 도체와 부도체의 중간 정도의 전기 전도성을 갖는 물질이다. (X)
{오답 피하기}
반도체를 '전류가 전혀 흐르지 않는 물질'로 오해하지 않도록 주의한다. 반도체는 도체와 부도체의 중간 성질을 가지며, 불순물 첨가로 전도성을 조절할 수 있다는 점이 핵심이다.

[최종 정답]
정답은 3번 「(나)에 특정 불순물을 첨가하면 전기 전도성을 조절할 수 있다.」이다.

도체, 반도체, 부도체
{유형 분석}
도체, 반도체, 부도체의 전기 전도도 차이와 반도체의 특징(불순물 첨가에 의한 전도성 조절, 온도에 따른 전도성 변화)을 이해하는지 확인하는 문항이다.

{자료 분석}
A(구리)는 도체로 전도도가 매우 크고, B(규소)는 반도체로 도체와 부도체의 중간 정도의 전도도를 가지며, C(유리)는 부도체로 전도도가 매우 작다. 반도체는 순수한 상태에서는 전도성이 낮지만 불순물을 소량 첨가(도핑)하면 전도성을 조절할 수 있다. 또한 반도체는 온도가 높아질수록 전도도가 증가하는 특징이 있다.

{정답 찾기}
① A(구리)는 도체이다. (X)
② 반도체는 온도가 높아질수록 전도도가 증가한다. (X)
③ 부도체(C)는 자유 전자가 거의 없어 전기 전도성이 매우 작다. (X)
④ 반도체(B)는 불순물 첨가로 전도성을 조절할 수 있다. (O)
⑤ 전도도가 가장 낮은 것은 부도체인 C이다. (X)

{오답 피하기}
반도체는 온도가 높아질수록 전도도가 증가한다는 점이 금속(도체)과 반대라는 것에 유의한다.

[최종 정답]
정답은 4번 「B는 불순물을 첨가하면 전기 전도성을 조절할 수 있다.」이다.

물질과 규칙성 - 도체, 반도체, 부도체
{유형 분석}
도체·반도체·부도체의 전기 전도도 특징과 온도에 따른 전도도 변화 경향을 이해하는지 확인하는 문항이다.
{자료 분석}
X는 자유 전자가 많아 전도도가 매우 큰 도체, Y는 원자가 전자가 모두 결합에 참여하여 자유 전자가 거의 없는 부도체, Z는 순수 규소에 불순물을 첨가해 전도도를 조절할 수 있는 반도체에 해당한다.
{정답 찾기}
① X는 도체이며 구리, 은 등이 대표적 예이다. (O)
② Y는 부도체(절연체)이며 유리, 고무 등이 대표적 예이다. (O)
③ Z는 반도체이며 규소(Si), 저마늄(Ge)이 대표적 예이다. (O)
④ 반도체는 불순물 첨가로 전기 전도성을 조절하여 다양한 전자 소자에 활용된다. (O)
⑤ 일반적으로 금속(도체)은 온도가 높아지면 원자의 열운동(격자 진동)이 커져 전자의 이동을 방해하므로 전기 전도도가 오히려 감소한다. (X)
따라서 옳지 않은 것은 ⑤이다.
{오답 피하기}
반도체는 온도가 높아질수록 전도도가 증가하지만, 금속(도체)은 반대로 온도가 높아질수록 전도도가 감소한다는 차이를 혼동하지 않도록 한다.

[최종 정답]
정답은 5번 「일반적으로 금속(도체)은 온도가 높아질수록 전기 전도도가 증가한다.」이다.

도체, 반도체, 부도체
{유형 분석}
도체·반도체·부도체의 전기적 특성과 자유 전자의 관계를 이해하는 문항이다.
{자료 분석}
구리와 같은 도체는 자유 전자가 매우 많아 전기 전도성이 크다. 규소와 같은 반도체는 도체와 부도체의 중간 정도의 전도성을 가지며, 온도가 높아지면 결합에서 풀려나는 전자가 늘어나 전도도가 오히려 증가한다. 유리와 같은 부도체는 전자가 원자에 강하게 속박되어 있어 전류가 거의 흐르지 않는다.
{정답 찾기}
ㄱ. 도체는 자유 전자가 많아 전도성이 크다.(O)
ㄴ. 반도체는 온도가 높아지면 전도도가 증가한다. 감소한다는 설명은 옳지 않다.(X)
ㄷ. 부도체는 전자가 강하게 속박되어 전류가 잘 흐르지 않는다.(O)
{오답 피하기}
일반 금속(도체)은 온도가 높아지면 전도도가 감소하지만, 반도체는 반대로 온도가 높아지면 전도도가 증가한다는 차이에 유의한다.

[최종 정답]
정답은 4번 「ㄱ, ㄷ」이다.

도체, 반도체, 부도체
{유형 분석}
이 문항은 물질을 전기 전도성에 따라 도체, 반도체, 부도체로 분류하는 기준과 각 물질의 특징을 이해하고 있는지를 확인하는 문항이다.
{자료 분석}
도체는 원자에 속박되지 않고 물질 내부를 자유롭게 이동할 수 있는 자유 전자가 많아 전기 전도성이 크다. 반도체는 도체와 부도체의 중간 정도의 전기 전도성을 가지며, 순수한 반도체는 온도가 높아질수록 전자가 더 쉽게 자유 전자가 되어 전기 전도성이 증가하는 특징이 있다. 부도체는 자유 전자가 거의 없어 전기가 잘 통하지 않는다.
{정답 찾기}
ㄱ. 도체는 자유 전자가 많아 전기 전도성이 크므로 옳다. (O)
ㄴ. 반도체는 온도가 높아지면 전기 전도성이 증가하므로 옳다. (O)
ㄷ. 부도체는 자유 전자가 거의 없어 전기가 잘 통하지 않으므로 옳지 않다. (X)
{오답 피하기}
금속(도체)은 온도가 높아지면 오히려 전기 전도성이 감소하지만, 반도체는 온도가 높아지면 전기 전도성이 증가한다는 차이를 함께 기억해 둔다.

[최종 정답]
정답은 4번 「ㄱ, ㄴ」이다.

도체, 반도체, 부도체
{유형 분석}
물질의 전기 전도도 차이를 통해 도체, 반도체, 부도체를 구분하는 문항이다.
{자료 분석}
그래프에서 A는 전기 전도도가 매우 크므로 자유 전자가 풍부한 도체(구리)이고, B는 A보다 작지만 C보다는 뚜렷하게 큰 전도도를 가지므로 반도체(규소)이며, C는 전기 전도도가 거의 0에 가까우므로 부도체(유리)이다.
{정답 찾기}
ㄱ. A(구리)는 자유 전자가 풍부한 도체이다. (O)
ㄴ. B(규소)는 반도체로, 불순물을 첨가(도핑)하면 전기 전도도를 조절할 수 있다. (O)
ㄷ. C(유리)는 부도체로 자유 전자가 거의 없어 전기가 잘 통하지 않는다. (X)

[최종 정답]
정답은 3번 「ㄱ, ㄴ」이다.

물질과 규칙성 - 도체, 반도체, 부도체
{유형 분석}
도체, 반도체, 부도체의 전기 전도성과 온도에 따른 전기 전도도 변화 경향의 차이를 구분할 수 있는지 확인하는 문항이다.
{자료 분석}
구리(Cu)와 같은 도체는 전기 전도도가 매우 크지만 온도가 높아지면 원자의 진동이 커져 전자의 이동을 방해하므로 전도도가 감소한다. 유리와 같은 부도체는 전기 전도도가 항상 매우 작다. 규소(Si)와 같은 반도체는 도체와 부도체의 중간 정도의 전도도를 가지며, 온도가 높아지면 전도에 참여할 수 있는 전자의 수가 늘어나 전도도가 오히려 증가한다. 따라서 A는 구리, B는 유리, C는 규소이다.
{정답 찾기}
ㄱ. A는 전도도가 매우 크고 온도 상승 시 전도도가 감소하는 도체이므로 구리(Cu)이다. (O)
ㄴ. C는 온도가 높아질수록 전도도가 커지는 반도체(규소)이다. (O)
ㄷ. B(유리)는 부도체로, 자유 전자가 거의 없어 전류가 잘 흐르지 않으므로 옳지 않다. (X)
따라서 옳은 것은 ㄱ, ㄴ이다.
{오답 피하기}
도체는 온도가 높아지면 전도도가 감소하고, 반도체는 온도가 높아지면 전도도가 증가한다는 반대되는 경향을 정확히 구분해야 한다.

[최종 정답]
정답은 3번 「ㄱ, ㄴ」이다.

물질과 규칙성 - 도체, 반도체, 부도체
{유형 분석}
자유 전자의 많고 적음에 따라 물질을 도체, 반도체, 절연체(부도체)로 구분하고 그 전기 전도도의 상대적 크기를 비교하는 문항이다.
{자료 분석}
그래프는 구리(도체), 규소(반도체), 유리(절연체)의 전기 전도도를 상대적으로 나타낸 것으로, 도체의 전도도가 가장 크고 절연체가 가장 작으며 반도체는 그 중간에 위치한다.
{정답 찾기}
① 유리(절연체)는 자유 전자가 거의 없어 전류가 잘 흐르지 않는다. (X)
② 구리(도체)는 원자에 느슨하게 속박된 자유 전자가 많아 전류가 잘 흐른다. (X)
③ 순수한 규소(반도체)는 원자가 전자 4개가 모두 공유 결합에 사용되어 자유 전자가 도체보다 훨씬 적지만, 절연체보다는 전기 전도도가 높다. (O, 정답)
④ 절연체의 온도에 따른 전기 전도도 변화는 이 자료로 판단할 수 없으며, 일반적으로 반도체는 온도가 높아질수록 전기 전도도가 커지는 특성을 가진다. (X)
⑤ 반도체에 특정 불순물(도핑)을 첨가하면 전기 전도도가 크게 변하여 반도체 소자의 기본 원리로 활용된다. (X)
{오답 피하기}
반도체의 전기 전도도는 도체보다 작고 절연체보다는 크다는 상대적 위치를 정확히 기억해야 하며, 순수 반도체는 그 자체로는 전기가 잘 통하지 않는다는 점에 유의한다.

[최종 정답]
정답은 3번 「규소는 순수한 상태에서 도체보다 전기 전도도가 낮고 절연체보다는 높다.」이다.