③
도체 C를 연결하면 전구가 켜지고(ㄱ 옳음), 전구가 켜진 A가 불순물 반도체·꺼진 B가 순수한 반도체이며(ㄴ 틀림), 자유 전자는 도체 C가 B보다 많다(ㄷ 옳음) → 정답 ③.
핵심 개념
물질의 전기 전도도는 도체가 가장 크고, 순수한 반도체에 불순물을 첨가(도핑)하면 전기 전도도가 커진다.
단서 따라가기
(라) 물체 C(도체)를 연결했을 때 전구 ㉠도체는 자유 전자가 많아 전기 전도도가 커서 회로에 전류가 잘 흐르므로 전구가 켜진다 보기 ㄱ (옳음 — ㉠은 ○)
(나) A 연결 시 전구 ○, (다) B 연결 시 전구 ×순수한 반도체에 불순물을 첨가하면 전하를 운반하는 입자가 늘어 전기 전도도가 커진다 → 전구가 켜진 A가 불순물 반도체, B가 순수한 반도체 보기 ㄴ (틀림 — A는 불순물 반도체)
C는 도체, B는 순수한 반도체도체는 자유 전자가 매우 많고, 순수한 반도체는 자유 전자가 적어 전기 전도도가 작다 보기 ㄷ (옳음)
정답 근거
보기 ㄱ: C는 도체로 전기 전도도가 커서 전류가 잘 흐르므로 (라)에서 전구가 켜진다. 따라서 ㉠은 '○'이다. 보기 ㄷ: 도체 C는 자유 전자가 매우 많지만, 전구가 켜지지 않은 B는 순수한 반도체로 자유 전자가 적다. 따라서 자유 전자는 C가 B보다 많다. 옳은 것은 ㄱ, ㄷ이므로 정답은 ③이다. (ㄴ은 전구가 켜진 A가 B보다 전기 전도도가 크므로 A가 '순수한 반도체에 불순물을 첨가한 반도체'여서 틀리다.)
선지별로 왜 틀렸나
①
함정 도체에는 자유 전자가 많다는 것은 알지만, B를 순수한 반도체로 확정하지 못해 C와 B의 자유 전자 수 비교를 확신하지 못하고 ㄷ을 빼기 쉽다.
ㄱ은 옳지만, 도체 C가 순수한 반도체 B보다 자유 전자가 많으므로 옳은 ㄷ이 빠졌다.
②
함정 '순수한' 물질이 전기를 더 잘 통할 것이라고 생각해, 전구가 켜진 A를 순수한 반도체로 판단하기 쉽다.
ㄴ은 전구가 켜진 A가 불순물을 첨가한 반도체이므로 틀리고, 옳은 ㄱ과 ㄷ이 빠졌다.
④
함정 불순물을 넣으면 전기가 덜 통할 것이라는 생활 속 직관으로 A와 B의 정체를 뒤바꾸기 쉽다.
ㄷ은 옳지만, A는 불순물 반도체이므로 ㄴ은 틀리고, 옳은 ㄱ이 빠졌다.
⑤
함정 세 보기가 모두 그럴듯해 보여 A·B의 정체를 실험 결과와 대조하지 않고 모두 고르기 쉽다.
ㄱ과 ㄷ은 옳지만, 전구가 켜진 A는 불순물 반도체이므로 ㄴ이 틀리다.
이 문항이 묻는 능력
회로 실험의 전구 점등 결과로 물체의 전기 전도도 대소를 비교하고, 이를 도체·순수한 반도체·불순물 반도체의 성질과 연결하는 능력
다음에 비슷한 문제를 만나면
조건에서 정체가 확정된 물체(도체)를 먼저 표시 → 실험 결과(전구 켜짐 여부)로 전기 전도도 대소 정리 → 도체 > 불순물 반도체 > 순수한 반도체 순서에 맞춰 나머지 물체의 정체 결정
다음 문항 · 19번
그림은 지구에서 물이 순환하는 과정의 일부를 나타낸 것이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있…
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관련 개념
반도체전기 전도성이 도체와 부도체의 중간 정도인 물질로, 규소와 저마늄이 대표적이다. 순수한 반도체에 원자가 전자 수가 다른 13족이나 15족 원소를 불순물로 소량 첨가(도핑)하면 전기 전도성이 커지는 등 전기적 성질을 쉽게 조절할 수 있어 다이오드, 트랜지스터, 집적 회로, 태양 전지 등에 활용된다.
도체와 부도체물질을 전기가 통하는 정도에 따라 구분한 것으로, 도체는 자유 전자가 많아 전류가 잘 흐르는 물질(구리, 알루미늄 등 금속)이고 부도체(절연체)는 자유 전자가 거의 없어 전류가 잘 흐르지 않는 물질(유리, 고무, 플라스틱 등)이다. 전기적 성질이 그 중간인 물질은 반도체이다.
도체 반도체 도핑 전기 전도도 자유 전자