2026년 10월 고1 학평 통합과학 4번 해설
4.
그림은 발광 다이오드(LED)를 구성하는 요소의 전기적 성질을 나타낸 것이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? [2점]
- ① ㄱ
- ② ㄷ
- ③ ㄱ, ㄴ
- ④ ㄴ, ㄷ
- ⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ
③
전류가 잘 흐르는 금속 전극은 도체(ㄱ 옳음), 특정 조건에서만 전류가 흐르는 LED 칩은 불순물을 첨가한 반도체(ㄴ 옳음), 전류가 잘 흐르지 않는 플라스틱 렌즈는 부도체라 자유 전자가 더 적다(ㄷ 틀림) → 정답 ③.
핵심 개념
물질은 전기적 성질에 따라 도체·반도체·부도체로 나뉘며, 자유 전자가 많을수록 전류가 잘 흐른다.
단서 따라가기
- 금속 전극 — 전류가 잘 흐름자유 전자가 많아 전류가 잘 흐르는 물질은 도체이다 보기 ㄱ (옳음)
- LED 칩 — 특정 조건에서 전류가 흐름도체와 부도체의 중간 성질을 띠는 반도체이며, 순수한 반도체에 불순물을 첨가(도핑)하여 전기적 성질을 조절한 반도체로 만든다 보기 ㄴ (옳음)
- 플라스틱 렌즈 — 전류가 잘 흐르지 않음부도체는 자유 전자가 거의 없어 전류가 잘 흐르지 않는다 → 자유 전자는 플라스틱 렌즈 < 금속 전극 보기 ㄷ (틀림 — 금속 전극이 더 많음)
정답 근거
보기 ㄱ: 금속 전극은 전류가 잘 흐르는 전기적 성질이 있으므로 도체이다. 보기 ㄴ: LED 칩은 특정 조건에서만 전류가 흐르는 반도체 소자로, 순수한 반도체에 불순물을 첨가하여 전기적 성질을 조절한 반도체로 만들 수 있다. 따라서 정답은 ③ ㄱ, ㄴ이다. (ㄷ은 플라스틱 렌즈가 전류가 잘 흐르지 않는 부도체이므로 자유 전자가 도체인 금속 전극보다 적어 틀리다.)
선지별로 왜 틀렸나
①
함정 불순물은 물질의 성질을 나쁘게 만든다고 여겨, 반도체에 일부러 불순물을 넣는다는 설명을 틀렸다고 판단하기 쉽다.
ㄱ은 옳지만, LED 칩은 불순물을 첨가한 반도체로 만들 수 있으므로 옳은 ㄴ이 빠졌다.
②
함정 플라스틱 렌즈가 그림에서 가장 크고 빛이 나오는 부분이라 전자가 많을 것이라고 겉모습으로 판단하기 쉽다.
ㄷ은 부도체인 플라스틱 렌즈의 자유 전자가 금속 전극보다 적어 틀리고, 옳은 ㄱ과 ㄴ이 빠졌다.
④
함정 '전극'이라는 이름만 보고 전기적 성질 설명(전류가 잘 흐름)을 확인하지 않아 ㄱ을 빼기 쉽다.
ㄴ은 옳지만, ㄷ은 자유 전자가 금속 전극에 더 많아 틀리고, 옳은 ㄱ이 빠졌다.
⑤
함정 전류가 잘 흐르지 않는 것을 자유 전자가 많아 서로 부딪치기 때문이라고 거꾸로 생각하기 쉽다.
ㄱ, ㄴ은 옳지만, ㄷ은 부도체인 플라스틱 렌즈가 도체인 금속 전극보다 자유 전자가 적으므로 틀리다.
이 문항이 묻는 능력
제품 구성 요소의 전기적 성질 설명을 근거로 도체·반도체·부도체를 분류하고 자유 전자 수와 연결하는 능력
다음에 비슷한 문제를 만나면
구성 요소마다 '전류가 흐르는 정도'를 읽어 도체·반도체·부도체로 분류 → 전기 전도성과 자유 전자 수의 관계 적용 → 반도체 소자는 불순물 첨가 반도체로 만든다는 점 확인
관련 개념
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.
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.
도체 반도체 부도체 자유 전자 도핑
'도체와 부도체' 개념이 나온 다른 기출
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