01 다음의 설명에 해당하는 것을 선으로 연결하시오.

Ⅱ. 물질과 전자기장 / 2. 전자기장

22. 반도체와 다이오드

소단원 문제

02 그림과 같이 반도체 A, B를 접합하여 만든 p-n 접합 다이오드를 순방향 전압으로 전원 장치에 연결하였다.

A와 B의 불순물 반도체 종류를 쓰시오.

03 그림은 순수 실리콘(Si) 반도체에 불순물 a를 첨가하는 (가)와, 불순물 b를 첨가하는 (나)에 의해 만들어진 불순물 반도체의 원자가 전자 배열을 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

	<보 기>
ㄱ. a의 원자가 전자는 5개이다. ㄴ. (나)에 의해서 p형 반도체가 만들어진다. ㄷ. 불순물 반도체가 순수 실리콘 반도체보다 전기 전도 성이 좋다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄷ

④ ㄱ, ㄴ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

04 그림 (가)는 실리콘(Si)에 불순물을 첨가한 반도체 A와 B를 접합하여 만든 p-n 접합 다이오드에 순방향 전압이 걸리도록 연결된 회로를, (나)는 실리콘(Si)에 불순물 a를 첨가한 원자가 전자의 배열을 나타낸 것이다.

(가)                  (나)

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

	<보 기>
ㄱ. A의 내부에서 양공은 접합면에서 멀어진다. ㄴ. a의 원자가 전자는 4개보다 적다. ㄷ. (나)는 반도체 B의 원자가 전자 배열이다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄷ

④ ㄱ, ㄷ	⑤ ㄴ, ㄷ

05 그림과 같이 스위치, p-n 접합 다이오드, 전구를 이용하여 회로를 구성하였다. 스위치를 a 또는 b에 연결할 때, 한 경우에서만 전구가 켜진다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

	<보 기>
ㄱ. p형 반도체는 순수 반도체이다. ㄴ. 스위치를 a에 연결하면 n형 반도체에 있는 전자는 p-n 접합면에서 멀어진다. ㄷ. 스위치를 b에 연결하면 전구가 켜진다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄱ, ㄴ

④ ㄱ, ㄷ	⑤ ㄴ, ㄷ

06 그림과 같이 p-n 접합 다이오드를 연결하여 회로를 구성하다. 표는 p-n 접합 다이오드에 걸리는 전압의 방향에 따른 회로의 전류를 나타낸 것이다.

전압의 방향	회류의 전류
X	흐른다
Y	흐르지 않는다

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

	<보 기>
ㄱ. 스위치를 a에 연결할 때, 다이오드 내에서 전자는 n 형 반도체에서 p형 반도체로 이동한다. ㄴ. 스위치를 b에 연결할 때 전압의 방향은 Y이다. ㄷ. 다이오드는 전류를 한쪽 방향으로 흐르게 하는 데 이용된다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄷ

④ ㄱ, ㄴ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

07 그림은 전기 소자 A에 입력되는 전류와 출력되는 전류를 시간에 따라 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

	<보 기>
ㄱ. A는 다이오드이다. ㄴ. A는 입력 전류를 증폭시키는 작용을 하였다. ㄷ. A는 2개의 순수 반도체를 접합시켜 만든다.

① ㄱ	② ㄷ	③ ㄱ, ㄴ

④ ㄱ, ㄷ	⑤ ㄴ, ㄷ

08 그림과 같이 p-n 접합 다이오드, 코일을 이용하여 회로를 구성하고, 코일 근처에서 막대자석을 이동시킨다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

	<보 기>
ㄱ. 막대자석을 ⓐ 방향으로 이동시킬 때, 코일을 통과 하는 자석에 의한 자기 선속은 감소한다. ㄴ. 막대자석을 ⓐ 방향으로 이동시킬 때, 다이오드 내 에서 n형 반도체의 전자는 p-n 접합면에서 멀어진다. ㄷ. 막대자석을 ⓑ 방향으로 이동시킬 때, 다이오드에는 순방향 전압이 걸린다.

① ㄴ	② ㄷ	③ ㄱ, ㄴ

④ ㄱ, ㄷ	⑤ ㄴ, ㄷ

09 그림 (가)와 같이 동일한 다이오드 4개와 저항 R를 교류 전원 장치에 연결하였다. 그림 (나)는 교류 전원의 전압을 시간에 따라 나타낸 것이다.

R에 흐르는 전류를 시간에 따라 그래프로 나타내시오. (단,R에 흐르는 전류는 a → R → b의 방향을 (+)로 한다.)

10 그림과 같이 p-n접합 다이오드를 이용하여 회로를 구성하였다.

스위치를 닫았을 때 다이오드에 걸리는 전압을 이용하여 다이오드 내에서 양공과 전자가 이동하는 방향을 접합면

을 기준으로 설명하시오.

정답과 해설

01 ⑴ 순수 반도체 ⑵ p형 반도체 ⑶ n형 반도체 ⑷ 다이오드

02 A: p형 반도체, B: n형 반도체 03  ⑤ 04 ③  05 ⑤  06 ⑤ 07 ①   08 ⑤   09 해설 참조   10 역방향 전압이 걸려 있으므

로 전자는 접합면에서 멀어지는 방향으로 이동한다.

01

02

p-n 접합 다이오드에 순방향 전압이 걸린 경우는 전원 장치의 양(+)극이 다이오드의 p형 반도체에, 음(-)극이 n형 반도체에 연결된 상태이다. 따라서 A는 p형 반도체, B는 n형 반도체이다.

03

ㄱ. n형 반도체의 불순물로 도핑된 a는 15족 원소이다. 즉, 원자가 전자 5개인 원소이다.

ㄴ. (나)는 양공이 생기는 과정이므로 p형 반도체가 만들어진다.

ㄷ. 순수 반도체에 불순물을 첨가하게 되면 원자가띠와 전도띠 사이의 띠틈이 줄어든다. 따라서 전기 전도성은 불순물 반도체가 순수 반도체보다 좋다.

04

(가)에서 다이오드에 순방향 전압이 걸렸다고 하였으므로 양(+)극에 연결된 다이오드의 A는 p형 반도체, B는 n형 반도체이다.

ㄷ. (나)는 a와 실리콘이 결합하여 1개의 전자가 남게 되

므로 n형 반도체의 원자가 전자 배열이다. 따라서 (가)에

서 다이오드의 B는 n형 반도체이므로 (나)의 원자가 전

자의 배열과 같다.

ㄱ. 다이오드에 순방향 전압이 걸리면 p형 반도체인 A 내부의 양공은 (-)극 쪽으로 이동하게 되므로 접합면을 향하게 된다.

오답 체크

ㄴ. (나)에서 a는 원자가 전자가 4개인 실리콘과 결합하여 전자 1개를 남기게 되므로 a의 원자가 전자 수는 5개이다.

05

ㄴ. 스위치를 a에 연결하면 다이오드에 역방향 전압이 걸리게 되므로 n형 반도체의 전자는 접합면에서 멀어지게 된다.

ㄷ. 전구에 불이 켜지는 경우는 다이오드에 순방향 전압이 걸린 경우이므로 스위치가 b에 연결될 때이다.

ㄱ. p형 반도체는 순수 반도체에 불순물을 첨가하여 양공이 생기도록 도핑된 불순물 반도체이다.

오답 체크

06

ㄱ. 스위치를 a에 연결할 때, 다이오드에 순방향 전압이 걸리게 되어 회로에 전류가 흐르게 된다. 따라서 n형 반

도체의 전자는 접합면으로 향하게 되어 p형 반도체로 이

동한다.

ㄴ. 스위치를 b에 연결할 때, 다이오드에 역방향 전압이 걸려 회로에 전류가 흐르지 않게 된다.

ㄷ. 다이오드에 걸리는 전압이 순방향일 때는 회로에 전류

가 흐르고, 역방향일 때는 회로에 전류가 흐르지 않게 된

다. 따라서 다이오드는 한쪽 방향으로만 전류를 흐르게 하

는 정류 작용을 한다.

07

ㄱ. 입력되는 교류 전류가 A에 의해 직류 전류로 출력되

고 있으므로 A는 정류 작용을 하는 다이오드이다.

ㄴ. 전류를 증폭시키는 작용을 하는 전자 소자는 트랜지스터이다. 두 그래프를 비교해 보면 전류의 세기가 증폭되지 않고 정류만 되었다.

오답 체크

ㄷ. 다이오드는 p형 반도체와 n형 반도체라는 2개의 불순

물 반도체를 접합시켜 만든다.

08

ㄴ. 막대자석을 ⓐ방향으로 이동시키면 막대자석을 밀

어내기 위해 코일에는 오른쪽 그림과 같이 유

도 전류가 형성된다. 즉, 다이오드에는 역방향 전압이 걸리므로 전자는 p-n 접합면

에서 멀어지게 된다.

ㄷ. 막대자석을 ⓑ방향으로 이동시키면 유도 전류가 반대 방향으로 흐르고 다이오드에는 순방향 전압이 걸린다.

ㄱ. 막대자석이 ⓐ방향으로 이동하면 코일 쪽으로 자석의 N극이 다가오게 되므로, 코일을 통과하는 자석에 의한 자기 선속은 증가하게 된다.

오답 체크

09

정답 키워드

회로에서 다이오드의 역할

모범답안_

해설_ 그림 (가)와 같이 교류 전원의 왼쪽이 (+)극, 오른쪽

이 (-)극일 때 4개의 다이오드 중에서 ㉠, ㉣다이오드에 순방향 전압이 걸리므로 a → R → b방향으로 전류가 흐른다. 그림 (나)와 같이 교류 전원의 왼쪽이 (-)극, 오른

쪽이 (+)극일 때 4개의 다이오드 중에서 ㉡, ㉢다이오드에 순방향 전압이 걸리므로 a → R → b방향으로 전류가 흐

른다. 따라서, 4개의 다이오드를 회로와 같이 연결하면 교

류 전류를 연속적으로 저항 R에 흐르게 할 수 있다.

채점 기준

등급	채점 기준	배점(%)
A	모범답안에 제시된 형태대로 그린 경우	100
B	진폭이나 주기가 모범답안과 다른 경우	50

10

정답 키워드

다이오드 내에서 양공과 전자의 이동

모범답안_ 역방향 전압이 걸려 있으므로 전자는 접합면에서 멀어지는 방향으로 이동한다.

채점 기준

등급	채점 기준	배점(%)
A	역방향 전압임을 언급하고 전자의 이동 방향 을 바르게 쓴 경우	100
B	역방향 전압임을 언급했으나 전자의 이동 방 향을 맞히지 못한 경우	40