#65 반도체 소자

문제 1 · OX 문제

다이오드는 n형 반도체와 p형 반도체를 접합하여 만든 소자로, 전류를 오직 한쪽 방향으로만 흐르게 하는 특성이 있다.

정답: O

다이오드는 도로의 '일방통행' 표지판과 같아요. n형과 p형 반도체를 딱 붙여놓으면, 전기가 한쪽 방향으로만 시원하게 달릴 수 있고 반대쪽으로는 절대 역주행하지 못하게 막아주는 기특한 역할을 한답니다.

문제 2 · OX 문제

다이오드가 교류를 직류로 바꾸는 역할을 하는 것을 과학적 용어로 '스위칭 작용'이라고 한다.

정답: X

다이오드가 방향이 휙휙 바뀌는 교류 전기를 한 방향으로 얌전하게 흐르는 직류 전기로 길을 예쁘게 정돈해 주는 것은 '정류 작용'이에요. '스위칭 작용'은 전기를 켰다 껐다 하는 트랜지스터의 장기자랑이랍니다!

문제 3 · OX 문제

발광 다이오드(LED)는 빛을 비추면 그것을 흡수하여 전류를 발생시키는 원리를 이용한 반도체 소자이다.

정답: X

발광 다이오드(LED)는 전기를 먹고 '빛'을 뿜어내는 마법 전구예요! 빛을 먹고 전기를 만들어내는 건 이름이 비슷한 '광 다이오드(태양 전지 등)'의 역할입니다. 둘의 역할을 거꾸로 헷갈리면 안 돼요.

문제 4 · OX 문제

트랜지스터는 약한 전기 신호를 입력받아 그 세기를 크게 키워주는 '증폭 작용'을 할 수 있다.

정답: O

트랜지스터는 마치 마이크와 연결된 거대한 '확성기' 같아요. 아주 개미만 한 목소리(약한 신호)를 입력해도, 쩌렁쩌렁하게 큰 소리(강한 신호)로 뻥튀기해 주는 멋진 증폭 능력을 갖추고 있답니다.

문제 5 · OX 문제

집적 회로는 수많은 전자 부품을 모아놓았기 때문에 회로 사이의 거리가 멀어져 신호 전달 속도가 느려지는 단점이 있다.

정답: X

집적 회로는 거대한 전자 도시를 손톱만 한 크기로 꽉꽉 압축해 놓은 미니어처예요! 부품들이 오밀조밀 붙어있으니까, 신호가 달리는 거리가 엄청나게 짧아져서 오히려 빛의 속도로 빠르게 정보를 전달할 수 있는 엄청난 장점을 가집니다.

문제 6 · OX 문제

시스템 반도체는 주로 데이터를 저장하고 기억하는 단순한 용도로만 사용되며, 연산 기능은 없다.

정답: X

시스템 반도체는 컴퓨터의 '똑똑한 두뇌' 역할을 해요. 단순한 암기(저장)는 '메모리 반도체'가 담당하고, 시스템 반도체는 복잡한 수학 문제를 풀거나(연산) 부품들끼리 대화(통신 조율)할 수 있게 지휘하는 대장님 역할을 한답니다.

문제 7 · 빈칸 채우기

다이오드는 전류를 한 방향으로만 흐르게 하여 방향이 바뀌는 교류 전압을 일정한 방향의 직류 전압으로 바꾸어 주는데, 이를 ( ) 작용이라고 한다.

정답: 정류

삐뚤빼뚤 흐르는 전기의 길을 가지런하고 바르게(정) 흐르도록(류) 정리해 준다는 뜻을 가진 한자어랍니다. 노트북 어댑터가 바로 이 마법을 부리죠.

문제 8 · 빈칸 채우기

탄소와 같은 유기 물질을 이용하여 얇고 변형이 자유로워 휘어지는 디스플레이 등에 널리 활용되는 다이오드는 ( )이다.

정답: OLED

스스로 빛을 내는 LED 앞에 '유기물(Organic)'을 뜻하는 알파벳 'O'가 붙은 단어예요. 플라스틱처럼 부드러운 유기물을 써서 화면을 종이처럼 돌돌 말거나 접을 수 있게 해주는 혁신적인 소재랍니다.

문제 9 · 빈칸 채우기

트랜지스터는 전류의 흐름을 제어하여 스위치 역할을 하거나, 약한 전기 신호를 크게 키우는 ( ) 작용을 한다. (2글자)

정답: 증폭

개미만 한 신호를 가져와도 코끼리처럼 쩌렁쩌렁하게 키워주는 마이크의 확성기 같은 능력이에요.

문제 10 · 빈칸 채우기

트랜지스터는 전류의 흐름을 정밀하게 제어하여 전류를 흐르게 하거나 흐르지 않게 차단하는 ( ) 작용을 한다.

정답: 스위칭

방에 불을 켤 때 누르는 똑딱이 스위치를 생각해보세요! 트랜지스터는 기계적인 움직임 없이도 빛보다 빠른 속도로 전기의 길을 열었다 닫았다 하면서 디지털의 0과 1을 만들어내는 스위치 역할을 합니다.

문제 11 · 빈칸 채우기

수많은 전자 부품의 회로를 매우 작은 하나의 칩 위에 정밀하게 모아 만든 반도체 소자를 ( )라고 한다.

정답: 집적회로

'모을 집(集)', '쌓을 적(積)'. 수십억 개의 트랜지스터와 다이오드 같은 부품들을 손톱만 한 실리콘 판(웨이퍼) 위에 빽빽하게 모아서 집을 지어놓은 첨단 부품 마을이에요.

문제 12 · 빈칸 채우기

집적 회로 중에서 저장된 데이터를 연산하거나 부품 간의 통신을 조율하는 등 '정보 처리'를 주된 목적으로 하는 반도체는 ( ) 반도체이다.

정답: 시스템

스마트폰이 사진을 찍고 게임을 돌릴 수 있게 전체적인 '시스템'을 통제하고 계산을 수행하는 대뇌 같은 녀석이에요. 컴퓨터의 CPU나 스마트폰의 AP가 여기에 속한답니다.

문제 13 · 단답형

발전소에서 가정으로 공급되는 교류 전기를 노트북, 스마트폰 등에서 사용할 수 있도록 직류로 바꾸어 주는 노트북 어댑터에는 이 소자가 들어 있습니다. n형과 p형을 접합한 이 소자의 이름은 무엇인가?

정답: 다이오드

전기가 역류하면 고장 날 수 있는 예민한 전자기기들을 위해, 전기가 오직 한 방향(직류)으로만 깔끔하게 들어가도록 지켜주는 문지기 부품의 이름이랍니다.

문제 14 · 단답형

전류가 흐를 때 전기 신호를 빛 신호로 변환하여 스스로 빛을 방출하는 다이오드로, 일상생활의 조명 장치나 텔레비전 화면 등에 널리 쓰이는 소자를 알파벳 3글자로 무엇이라고 하는가?

정답: LED

요즘 신호등이나 집안의 형광등을 대체하고 있는 아주 밝고 수명이 긴 꼬마 전구의 이름이에요. 전기를 먹으면 반짝반짝 빛을 내는 다이오드의 영문 약자입니다.

문제 15 · 단답형

n형 반도체와 p형 반도체를 복합적으로(3겹으로) 접합하여 만들며, 약한 신호를 크게 키우는 증폭 작용과 전기적 스위치 역할을 동시에 수행하는 핵심 부품의 이름은 무엇인가?

정답: 트랜지스터

현대 전자 산업의 꽃이라고 불리는 아주 위대한 발명품이에요. 다리가 3개 달려있으며, 작은 신호로 큰 전류의 흐름을 조절하는 수도꼭지 같은 역할을 하는 부품의 풀네임입니다.

문제 16 · 단답형

램(RAM), 롬(ROM), 플래시 메모리 등은 데이터를 잊어버리지 않고 보관하는 기능을 가집니다. 이처럼 정보를 저장하고 기억하는 용도로 사용되는 집적 회로를 통틀어 무슨 반도체라고 부르는가?

정답: 메모리

사람의 뇌에서 과거의 추억이나 지식을 저장하는 '기억력' 부분을 담당하는 반도체예요. USB 이동식 디스크나 스마트폰의 저장 공간이 넉넉한 이유는 이 반도체가 꽉꽉 들어차 있기 때문이죠.

문제 17 · 보기 선택

다이오드(Diode)의 구조와 역할에 대한 설명으로 옳은 것을 <보기>에서 모두 고르시오.

• ㄱ. n형 반도체와 p형 반도체를 나란히 접합하여 만든다.
• ㄴ. 전류를 교차하여 양쪽 여러 방향으로 자유롭게 흐르게 한다.
• ㄷ. 가정으로 들어오는 교류 전압을 직류 전압으로 바꾸는 정류 작용을 한다.
• ㄹ. 노트북 어댑터나 휴대 전화 충전기 내부에 필수적으로 활용된다.

정답: ㄱ, ㄷ, ㄹ

다이오드는 n형과 p형을 딱 붙여 만든 일방통행 도로(ㄱ)라서, 전기가 이리저리 왔다 갔다 교류하는 걸 얌전한 직류로 바꿔줘요(ㄷ). 이 마법 덕분에 노트북이나 스마트폰을 안전하게 충전할 수 있죠(ㄹ). 양방향으로 막 흐른다는 ㄴ은 일방통행이라는 특성과 정반대되는 거짓말입니다.

문제 18 · 보기 선택

트랜지스터(Transistor)의 주요 특징과 기능으로 옳은 것을 <보기>에서 모두 고르시오.

• ㄱ. 약한 전류와 전압을 크게 증폭시켜 주는 확성기 같은 작용을 한다.
• ㄴ. 스스로 빛 에너지를 듬뿍 흡수하여 무한한 전기를 생산해 내는 발전기이다.
• ㄷ. 전류의 흐름을 전기적으로 제어하여 회로를 켜고 끄는 스위치 작용을 한다.
• ㄹ. 교류 전원을 직류 전원으로 변환하는 정류 작용만을 전담하는 부품이다.

정답: ㄱ, ㄷ

트랜지스터의 양대 산맥 같은 기능은 바로 소리를 뻥튀기하는 '증폭(ㄱ)'과 불을 껐다 켰다 하는 '스위칭(ㄷ)'이에요. 스스로 전기를 만드는 건 태양 전지 같은 발전기나 할 일(ㄴ)이고, 교류를 직류로 예쁘게 빗질하는 정류 작용은 다이오드의 전문 분야(ㄹ)랍니다.

문제 19 · 보기 선택

집적 회로(IC)의 물리적 특징과 장점에 대해 옳은 것을 <보기>에서 모두 고르시오.

• ㄱ. 수많은 전자 부품을 아주 작은 하나의 칩에 정밀하게 모아놓은 반도체 소자이다.
• ㄴ. 부품 사이의 거리가 매우 멀어져서 전기 신호가 도착하는 데 시간이 오래 걸린다.
• ㄷ. 회로 사이의 거리가 극단적으로 짧아 신호를 빛의 속도로 빠르게 전달할 수 있다.
• ㄹ. 데이터의 처리와 저장 기능을 나누어 메모리 반도체와 시스템 반도체 등으로 분류된다.

정답: ㄱ, ㄷ, ㄹ

거대한 컴퓨터를 손톱만 한 칩(ㄱ)에 우겨넣은 게 집적 회로예요! 부품들이 따닥따닥 붙어있으니 신호가 달리는 길이 엄청 짧아져서 일 처리 속도가 훅! 빨라지는 게 가장 큰 매력(ㄷ)이죠. 부품이 멀어져서 느리다는 ㄴ은 엉터리 불량품에 대한 설명이네요. 역할에 따라 기억 담당(메모리)과 계산 담당(시스템)으로 나뉘는 것도 맞습니다(ㄹ).

문제 20 · 보기 선택

집적 회로의 종류인 메모리 반도체와 시스템 반도체를 비교한 내용으로 옳은 것을 <보기>에서 모두 고르시오.

• ㄱ. 메모리 반도체는 컴퓨터의 하드디스크나 USB처럼 데이터를 저장하고 기억하는 용도이다.
• ㄴ. 시스템 반도체는 저장된 데이터를 바탕으로 복잡한 연산을 하고 정보 처리를 지휘한다.
• ㄷ. 우리가 흔히 아는 램(RAM), 롬(ROM), 플래시 메모리는 대표적인 시스템 반도체이다.
• ㄹ. 마이크로프로세서(MPU)는 오직 데이터를 저장하기만 하는 대표적인 메모리 반도체이다.

정답: ㄱ, ㄴ

기억을 담당하는 뇌의 해마 부분이 '메모리 반도체(ㄱ)', 수학 문제를 풀고 손발에 명령을 내리는 전두엽이 '시스템 반도체(ㄴ)'라고 생각하면 완벽해요. 램이나 플래시 메모리는 저장하는 친구들이니 메모리 반도체(ㄷ은 틀림)이고, 프로세서(MPU)는 머리를 쓰는 대장이니 시스템 반도체(ㄹ은 틀림)랍니다.

문제 21 · 보기 선택

반도체 소자와 그 소자가 실생활에서 활용되는 사례나 기기가 가장 잘못 짝지어진 것은?

• ㄱ. 다이오드 - 발전소에서 오는 교류 전기를 직류로 바꾸는 휴대 전화 충전기
• ㄴ. 트랜지스터 - 약한 소리 신호를 크고 우렁차게 키워주는 스피커의 오디오 증폭기
• ㄷ. 유기 발광 다이오드(OLED) - 얇은 탄소 소재를 이용해 화면을 접거나 구부릴 수 있는 폴더블 스마트폰의 디스플레이
• ㄹ. 메모리 반도체 - 복잡한 수학 연산을 순식간에 처리하고 기기 부품 간의 통신 신호를 정밀하게 조율하는 컴퓨터의 메인 CPU

정답: ㄹ

메모리 반도체는 컴퓨터의 '창고'나 '기록장'이에요. 방대한 사진이나 파일을 안전하게 보관하는 일만 하죠. 복잡한 수학 문제를 풀고 부품들을 지휘하는 똑똑한 CPU 역할은 전두엽 같은 '시스템 반도체'가 맡아서 해야 한답니다. ㄹ은 남의 직업을 자기 직업이라고 우기고 있네요!

문제 22 · 보기 선택

여러 가지 반도체 소자의 특징을 종합하여 설명한 것으로 옳은 것을 <보기>에서 모두 고르시오.

• ㄱ. 다이오드는 교류를 직류로 변환하기보다는 주로 스위칭과 증폭 작용을 전담한다.
• ㄴ. 트랜지스터는 n형 반도체와 p형 반도체를 복합적으로(3겹으로) 접합하여 만든다.
• ㄷ. 광 다이오드는 태양광 같은 빛 신호를 흡수하여 전기 신호로 변환하는 데 쓰인다.
• ㄹ. 시스템 반도체는 기기 내부의 여러 부품 간의 복잡한 통신을 부드럽게 조율하는 역할도 한다.

정답: ㄴ, ㄷ, ㄹ

샌드위치처럼 n형과 p형을 세 겹으로 쌓은 게 트랜지스터(ㄴ), 빛을 전기로 바꾸는 녀석이 광 다이오드(ㄷ), 기기 전체의 통신과 연산을 지휘하는 똑똑한 칩이 시스템 반도체(ㄹ) 맞습니다! 하지만 스위칭과 증폭을 전담하는 건 트랜지스터이고, 다이오드는 일방통행(정류) 전문이죠(ㄱ은 오답).

문제 23 · 객관식

다이오드의 가장 핵심적인 기능인 '정류 작용'에 대한 설명으로 가장 옳은 것은?

• ① 약한 전기 신호를 받아 수백 배로 뻥튀기하여 스피커의 소리를 키워준다.
• ② 데이터를 안전하게 칩 내부에 저장하여 전원이 꺼져도 날아가지 않게 보존한다.
• ③ 한쪽 방향으로만 전류를 흐르게 하여 방향이 바뀌는 교류 전압을 일정한 직류 전압으로 바꾸어 준다.
• ④ 전기를 공급하면 표면에서 스스로 붉은색이나 푸른색의 강렬한 빛을 방출한다.
• ⑤ 수많은 전자 부품을 하나로 합쳐 컴퓨터 시스템의 통신 속도를 비약적으로 높인다.

정답: ③

발전소에서 오는 전기는 파도처럼 방향이 출렁이는 교류예요. 하지만 노트북은 잔잔하게 흐르는 직류를 좋아하죠. 이 출렁이는 전기가 한 방향으로만 얌전하게 흐르도록 길을 잡아주는 '정류 작용'을 가장 잘 설명한 ③번이 정답입니다.

문제 24 · 객관식

다음 중 트랜지스터(Transistor)의 주요 역할이나 기능과 거리가 가장 먼 것은?

• ① 미세하고 약한 전기 신호를 크게 키워주는 훌륭한 증폭기 역할을 한다.
• ② 전류의 흐름을 아주 정밀하게 통제하여 길을 열거나 막는 스위치 작용을 한다.
• ③ 라디오나 앰프 등에서 소리 신호를 풍부하게 키울 때 핵심 부품으로 사용된다.
• ④ n형 반도체와 p형 반도체를 3겹으로 복잡하게 접합하여 이러한 신기한 기능을 구현한다.
• ⑤ 발전소에서 오는 교류 전기를 노트북 배터리에 충전할 수 있게 직류로 바꾸는 정류 작용을 전담한다.

정답: ⑤

트랜지스터는 아주 작은 힘으로 엄청난 물줄기를 뿜어내고 또 잠글 수 있는 첨단 '수도꼭지(증폭 및 스위칭)' 같아요. 하지만 물길이 꼬이지 않게 일방통행으로만 쫙 펴주는 정류 작용(교류->직류 변환)은 다이오드라는 문지기 친구가 전담하는 일이랍니다. ⑤번은 다이오드의 이력서를 훔쳐 온 오답이네요!

문제 25 · 객관식

수많은 부품을 하나의 칩에 모아 만든 '집적 회로(IC)'에 대한 설명으로 과학적 원리에 비추어 볼 때 가장 옳지 않은 것은?

• ① 트랜지스터, 다이오드 등 수없이 많은 개별 부품들을 아주 작은 실리콘 웨이퍼 조각 위에 정밀하게 새겨 넣은 것이다.
• ② 부품들이 하나의 칩 안에 오밀조밀하게 모여 있기 때문에 부품 사이의 물리적인 거리가 기적적으로 짧아진다.
• ③ 회로 간 거리가 매우 짧아짐으로써 전기 신호가 도착하는 데 걸리는 시간이 줄어들어 데이터 처리 속도가 엄청나게 빨라진다.
• ④ 부품을 한곳에 너무 빽빽하게 모아두었기 때문에 회로가 엉켜 신호 전달 시간이 길어지고 기기의 성능이 크게 떨어진다.
• ⑤ 과거 집채만 하던 컴퓨터가 오늘날 손바닥만 한 스마트폰 크기로 작아질 수 있었던 가장 결정적인 일등 공신 부품이다.

정답: ④

넓은 운동장에 흩어진 친구들에게 소식을 전하려면 뛰어다니느라 숨이 차고 오래 걸리지만, 조그만 방에 다 같이 모여있으면 속닥거리기만 해도 순식간에 말이 퍼지죠? 부품이 모여있으면 거리가 짧아져서 속도가 훨씬 '빨라지는' 것이 집적 회로의 최고 장점이에요. 엉켜서 느려진다는 ④번은 완전히 틀린 억지 주장이랍니다.

문제 26 · 객관식

컴퓨터나 스마트폰에서 연산(계산)을 수행하고 기기 전체의 시스템 작동을 똑똑하게 통제하고 조율하는 '시스템 반도체'에 해당하는 부품으로만 바르게 짝지어진 것은?

• ① 램(RAM), 롬(ROM)
• ② 발광 다이오드(LED), 광 다이오드
• ③ 마이크로프로세서(MPU), 마이크로컨트롤러(MCU)
• ④ 태양 전지, 유기 발광 다이오드(OLED)
• ⑤ 플래시 메모리, 교류 직류 변환 어댑터

정답: ③

컴퓨터의 똑똑한 두뇌인 CPU의 축소판인 마이크로프로세서(MPU)와, 기계장치를 제어하는 마이크로컨트롤러(MCU)가 바로 계산과 명령을 전담하는 시스템 반도체 형제들이에요! 램이나 플래시 메모리 등은 단순 암기를 담당하는 메모리 반도체랍니다.