高中物理第二册半导体及其应用超导ppt.ppt

三、半导体及其应用四、超导及其应用教学目标复习＆引入1、半导体首先在材料方面测量表明大部分的金属的ρ值均在10−8Ωm~10−6Ωm之间大部分的非金属和其它一些绝缘体的ρ值在108Ωm~1018Ωm之间。大家可以计算一段长1m、横截面积1m2的ρ值为1012Ωm绝缘体加上1V的电压电流是多大——☆学生计算…10−12A=10−6μA。这个电流是如此地小所以通常可以认为“没有电流”流过绝缘体。那么在ρ值为10−5Ωm~107Ωm之间的材料存不存在呢？事实证明它们是存在的。它们就是锗、硅、砷化镓、锑化铟等材料。它们的物理特征是：导电性界与导体和绝缘体之间且ρ值随温度的变化呈现“反常”规律。我们把这样的材料称为——半导体二、半导体的特性和应用热敏电阻应用PTC热敏电阻在电路控制及传感器中的应用晶体管温度补偿电路、测温控温电路、过热保护电路、孵育箱、电风扇、彩卷冲洗、开水壶、电热水器、电热毯、日光灯、节能灯、电池冲电、变压器绕阻、取暖器、延迟器、压缩机、彩电、彩显、过流保安、液位控制、电子镇流器、程控交换机、电子元件老化台PTC热敏电阻在电热器具中的应用：暖风机、暖房机、干燥机（柜）、滚筒干衣机、干手器、吹风机、卷发器、蒸汽美容器、电饭煲、驱蚊器、暖手器、干鞋器、高压锅、消毒柜、煤油气化炉、电熨斗、电烙铁、塑料焊枪、封口机PTC热敏电阻在汽车中的应用：电器过载保护装置、混合加热器、低温启动加热器、燃料加热器、蜂窝状加热器、燃油液位指示器、发动机冷却水温度检测表）2、光敏性解释可以源于化学键的性质。光敏电阻是一种薄膜的电子元器件材料一般为环氧树脂阻值随着光源强度而变化。应用——照相机自动测光、光电控制、室内光线控制、光控音乐I.C.、工业控制、光控开头光控灯、电子玩具。3、二极管的单向导电性如果将P型半导体和N型半导体烧结由于两种半导体载流子的不同将形成单向导电性：即——P接高电势N接低电势时电流较强（非线性）、N接高电势P接低电势时电流较弱（非线性）。这种特性广泛应用于电子线路中的整流环节。即便是在一些简单的仪器中也有应用如打点计时器…4、三极管的放大性将P型半导体和N型半导体烧结成PNP型组合、NPN型组合（两个PN节的厚度不等）再分别从三快材料中引出三根引线形成三极管。三极管的重要性能是：集电极电流IC比发射极电流IE大而且有一个相对稳定的倍数所以可以实现发射极对集电极电流的控制作用。我们把这种特性称之为三极管的放大性能。三极管的放大作用在电子线路中非常重要我们从外界接受到的信号一般都十分微弱的只有通过放大才能为我们所用这里少不了三极管的功劳。当然一个完整的电器其内部都是由以上提到的各类元件按设计好的电路焊接在电路板上形成的各元件分工合作最后才完成了既定的功能。如果将电阻、电容、二极管、三极管这些元件按照既定的电路连接好然后“集成”在一块半导体单晶片（主要是硅单晶）上就形成了“集成块”。这样集成块更方便组成功能更强大的电路。而且人们对集成电路的研究已经是它们越来越微型化、功能强大化…我们不敢想象没有集成电路一些尖端的应用如计算机、通讯、军事、航天等将是多么笨拙和功能低下。从导电性的角度我们把材料分为导体、绝缘体还有半导体。那么还有没有导电性更为奇特的材料呢？金属导体的电阻率一般都会随着温度的升高而升高随着温度的降低而降低当温度降到足够低的时候情形会怎样呢？前面我们从理论的角度解释电阻定律时曾经说过促使电子定向移动的因素是什么？——☆学生：电场力。制约电子定向移动的微观因素是什么？——☆学生：电子的热运动。那么我们是不是可以这样认为当温度足够低热运动很微弱的时候电子受到的阻碍作用会非常非常小呢？下面大家从事实的角度、历史的角度、材料的角度还有应用的角度阅读一下教材P156~157的内容阅读完毕后请同学们作相关的总结——超导现象：大多数金属在温度降到某一数值时都会出现电阻突然降为零的现象转变温度：导体由常态转变成超导状态的温度用TC表示。*两种类型的超导体：a、常规金属超导体；b、合金超导体有两各转变温度而且在两个转变温度之间磁效应和电效应会出现“不一致”的情形。二、超导的历史四、超导的应用3、精密的超导仪器一些精密的仪器如核磁共振仪、电子显微镜等对磁场有非常严格的要求（强度要高、稳定性要高、磁感线分布要理想有时还要求很大的尺寸）普通的材料很难达到要求超导则能解决这个问题。4、神速的超导计算机把超导体应用于计算机将会迎来科学史上的一次重大革命。理论研究表明：应用约瑟夫森效应制成超导器件其开关速度可以比当前使用的半导体集成电路快十几~二十几倍而且它消耗的电能只有现在普通计算机的1%。5、超导磁悬浮列车在超导磁悬浮列车的研究中走在最前列十日本。1962年日本着手设计磁悬浮列车但当时是利用正常导体产生的磁场时速达到307.8km