三半导体及其应用.doc

物理第二册（必修加选修）教案

三半导体及其应用

【教学目标】
1、知识目标
(1)知道什么是半导体；
(2)了解半导体的导电特性及常见半导体材料；
(3)了解半导体的的应用。
2、能力目标
培养学生通过多种途径获取新知识的能力。
3、德育目标
通过介绍半导体集成电路和计算机等领域的应用，培养学生热爱科技的高尚品质。
【教学重点】
半导体的导电特性。
【教学难点】
半导体导电特性的应用。
【教学方法】
讲授法、实验法。
【教具准备】
演示用多用电表、热敏电阻、光敏电阻、火柴、手电筒。
【课时安排】
1课时
【教学过程】
一、导入新课
上节课我们学习了电阻定律，知道导体的电阻与导体的材料、横截面积、长度和温度等有关，且金属导体的电阻率随温度的升高而变大。在实际中也有一些特殊材料，它们有一些独特的导电特点，这些材料有着较为广泛重要的用途。本节课我们来学习这些材料的特点及其应用。

二、新课教学
1、半导体
问题：回忆初中学过的导体、绝缘体、半导体的概念。
容易导电的物体称为导体；
不容易导电的物体称为绝缘体；
导电能力介于导体和绝缘体之间的物体称为半导体。
其实导体和绝缘体之间并没有绝对的界限，只是绝缘体的电阻率很大。
(1)半导体
导电性能介于导体和绝缘体之间，而且电阻不随温度的增加而增加，反随温度的增加而减小，这种材料称为半导体。
问题：列举几种常见的半导体材料。
锗、硅、砷化镓、锑化铟等都是半导体材料。
(简介半导体的自由电子－空穴对的导电机理，解释半导体的导电特性)
(2)从电阻率的观点认识导体、绝缘体、半导体
金属导体的电阻率约为10－8～10－6Ω·m
绝缘体的电阻率约为108～1018Ω·m
半导体的电阻率介于导体和绝缘体之间，约为10－5～106Ω·m
总结：导体的电阻率一般很小，绝缘体的电阻率一般很大。
2、半导体的导电特性
(1)半导体的热敏特性
演示：将半导体热敏电阻与演示用欧姆表串联，用燃烧的火柴靠近热敏电阻。
现象：开始时欧姆表指针指示电阻较大，用燃烧的火柴靠近热敏电阻时，其阻值急剧减小。
总结：有些半导体材料的电阻随温度升高而减小。
(温度升高，半导体中的自由电子－空穴对的数目增加，半导体的导电性能增强，电阻减小)
半导体材料的电阻随温度升高而减小，称为半导体的热敏特性。
R
欧姆表
Rt
巩固练习
如图所示，将多用电表的选择开关置于“欧姆”档，再将电表的两支表笔与负温度系数的热敏电阻Rt的两端相连，这时指针恰好指在刻度盘的正中间。若往Rt上擦一些酒精，指针将向________（填“左”或“右”）转动；若用电吹风机向Rt吹热风，指针将向________（填“左”或“右”）转动。
(答案：左右)
(2)半导体的光敏特性
演示：将光敏电阻与演示欧姆表串联，用手电筒照射光敏电阻。
现象：开始时欧姆表指针指示电阻较大，用手电筒照射光敏电阻时，其阻值急剧减小。
总结：有些半导体材料的电阻在光照下大大减小。
(受到光照后，半导体中的自由电子－空穴对的数目增加，半导体的导电性能增强，电阻减小)
半导体材料的电阻随光照而减小，称为半导体的光敏特性。
巩固练习
D
R
L
P
如图7所示，电路中电源两端的电压恒定，L为小灯泡，R为光敏电阻，D为发光二极管(电流越大，发出的光越强)，且R与D相距不远，距离不变。下列说法中正确的是()
A．当滑动触头P左移时，L消耗的功率增大
B．当滑动触头P左移时，L消耗的功率减小
C．当滑动触头P右移时，L消耗的功率可能不变
D．无论怎样移动触头P，L消耗的功率都不变
(答案：A)
(3)半导体的掺杂特性
在纯净的半导体材料中掺入微量的杂质，会使它的电阻急剧变化，半导体的导电性能大大增强，称为半导体的掺杂特性。
(如果掺入3价杂质，每个杂质原子能提供一个空穴，半导体中将出现大量的空穴，与自由电子－空穴对一起形成导电微粒，半导体的导电性能增强，电阻减小；如果掺入5价杂质，每个杂质原子能提供一个自由电子，半导体中将出现大量的自由电子，与自由电子－空穴对一起形成导电微粒，半导体的导电性能增强，电阻减小；)
3、半导体的应用及发展
半导体独特的导电特性是导体和绝缘体所没有的，所以半导体在现代技术中有重要的应用。
(1)利用半导体材料可以制成热敏电阻、光敏电阻、传感器、晶体二极管、晶体三极管等电子元件。
利用半导体的热敏特性，可以用半导体材料制成体积很小的热敏电阻，它能将温度变化转化为电信号，测量这种电信号，就可以知道温度变化的情况。这种测量方法反应快，精度高。
利用半导体的光敏特性，可以用半导体材料制成体积很小的光敏电阻，它能将光信号转化为电信号。光敏电阻可以起到开关的作用，在需要对光照有灵敏反应的自动控制设备中有广泛的应用。
利用半导体的掺杂特性，再加上特殊的制作工艺，人们制成了晶体