이 단원은 원자, 에너지띠 이론, p-n접합과 반도체 소자 등의 원리와 응용 사례를 이해할 수 있어야 하며, 창의적으로 새로운 장치를 고안해보는 활동에 참여할 수 있어야 한다.
원자는 양자화된 에너지 준위를 가지고 있음을 알고, 들뜬 원자에서 빛의 방출이 불연속적 스펙트럼의 형태로 나타나게 됨을 이해한다. 에너지띠 이론을 정성적으로 이해하고, 전도성을 기준으로 도체, 반도체, 절연체 등의 차이를 안다. 불순물 첨가를 통한 p-n접합의 원리와 반도체 소자인 다이오드, LED, 트랜지스터 등의 작동 원리를 이해하고, 초전도체, 유전체, 액정 등 다양한 신소재의 기본 개념과 특징, 활용되는 예를 안다. 이 단원에서는 관련된 개념들을 이해하는 것뿐만 아니라 실생활에 응용되는 많은 적용 사례들을 이해할 수 있어야 하며, 스스로 새로운 장치를 고안해 보는 창의적 활동에 참여할 수 있어야 한다.