高考物理 核心要点突破系列 第14章第三节~第四节《半导体及其应用》课件 新人教版选修31《超导及其应用》课件 新人教版选修31.ppt

第三节半导体及其应用第四节超导及其应用 核心要点突破 课堂互动讲练 知能优化训练 第三节 第四节 课前自主学案 目标概览 目标概览 学习目标 1 了解半导体的导电性能和半导体的电阻率随温度变化的关系 2 了解半导体在现代技术中的重要应用 3 知道什么是超导现象和导体处于超导状态时所具有的特性及超导的应用 重点难点 1 半导体的导电性能及应用 半导体导电性能的特殊性 2 超导体的导电性能及应用 超导体导电性能的特殊性 课前自主学案 一 半导体1 半导体 其导电性能介于导体和 之间 其电阻随温度的增加而 锗 硅 砷化镓都是常用的半导体材料 2 半导体材料的重要特性及其应用 1 热敏特性 有的半导体在温度升高时电阻会迅速 利用这种材料可以制成热敏电阻 绝缘体 减小 减小 2 光敏特性 有的半导体在有光照射时电阻会大大 利用这种材料可以制成光敏电阻 3 掺杂特性 在纯净的半导体中掺入微量的杂质 其他元素 会使半导体的导电性能大大 利用半导体的这一特性 人们制成了晶体二极管 晶体三极管和集成电路 减小 提高 二 超导1 超导现象 金属在温度降至某一数值时 电阻 的现象 2 转变温度tc 临界温度 导体由正常状态向 转变时的温度 各种金属的转变温度都处于液氦温区 3 高温超导 某些氧化物的超导转变温度已从液氦温度 4 2k 提高至液氮温度 77k 与液氦温度下的超导相比较 人们把氧化物超导体称为 超导体 4 超导的应用 1 电子学方面 超级计算机的部件制作 2 电力工业方面 超导电动机 超导发电机等 突然降为零 超导状态 高温 核心要点突破 一 半导体材料的特性及其应用半导体材料有许多与导体完全不同的特性 下面主要介绍三方面的特性 1 热敏特性 许多半导体的电阻都随温度的变化而有显著的变化 有的半导体 在温度升高时电阻减小得非常迅速 而金属导体的电阻率是随温度升高而增大的 造成这种现象的原因是导体与半导体微观结构不同使产生电流的原理不相同 人们用半导体做成的热敏电阻 当温度升高时 由于电阻减小使电流急剧增大 通常用在温控电路中 2 光敏特性 有的半导体 在光照下电阻大大减小 利用这种半导体材料可以做成体积很小的光敏电阻 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应用 3 掺杂特性 在纯净的半导体中掺入微量的杂质 会使半导体的导电性能大大增强 这种特性被称为掺杂特性 利用半导体这一特性 再加上特殊的制作工艺 人们制成了晶体二极管和晶体三极管 将晶体管 电阻 电容等电子元件及相应的连线同时制作在一块面积很小的半导体晶片上 使之成为具有一定功能的电路 这就是集成电路 集成电路的制成 开辟了微电子技术的时代 特别提醒 1 半导体的导电性能介于导体和绝缘体之间 它的应用前景十分广泛 2 在室温下 金属导体的电阻率一般约为10 8 m 10 6 m 绝缘体的电阻率一般约为108 m 1018 m 而半导体的电阻率约为10 5 m 106 m 二 晶体二极管的单向导电性图14 3 1晶体二极管是用半导体材料制成的电子元件 二极管有两根引线 一根叫正极 一根叫负极 其符号如图14 3 1所示 二极管具有单向导电性 当二极管的正极接高电势 负极接低电势 即给二极管加的是正向电压时 二极管的电阻很小 类似于开关的接通 当给二极管加反向电压 即二极管的正极接低电势 负极接高电势时 二极管的电阻很大 类似于开关的断开 二极管的这种单向导电性在实际中有很多的用途 三 超导体的特性及其应用1 零电阻特性 超导体不存在可测量的直流电阻 一旦超导体中存在了电流 它将持续地在其中无阻碍流动 即使在无外场情况下 也不可能觉察到任何电流衰减迹象 2 完全抗磁性 将置于磁场中的导体冷却到超导态 结果发现 在温度降到临界温度时 磁场分布发生变化 导体内原有的磁通量被完全排斥于导体外 并且在撤去外磁场后磁场完全消失 即磁感线不能进入超导体内 课堂互动讲练 如图14 3 2所示 是一火警报警器的一部分电路示意图 其中r2为热敏电阻制成的传感器 电流表a为值班室的显示器 a b之间接报警器 当传感器r2所在处出现火情时 显示器a的电流i 报警器两端的电压u的变化情况是 a i变大 u变大b i变小 u变小c i变小 u变大d i变大 u变小图14 3 2 答案 c 点评 在分析电表示数变化时 要抓住哪一个变 影响到哪些变化 按一定顺序分析 变式训练1图14 3 3如图14 3 3所示 由电源 小灯泡 热敏电阻 开关组成的电路中 当闭合开关s后 小灯泡正常发光 若用酒精灯加热热敏电阻时 发现小灯泡亮度变化是 发生这一现象的主要原因是热敏电阻的电阻率随温度的升高而 解析 加热热敏电阻时 其电阻率减小 电阻减小 因而回路的电流增加 所以灯变亮 答案 变亮减小 如图14 3 4表示水银的电阻随温度变化的图象 由图判断 1 水银的转变温度为多少 2 在高于转变温度时 水银的电阻是如何变化的 图14 3 4 解析 1 由图知 当温度低于4 22k时电阻为零 所以水银的转变温度为t 4 22k 2 由图知 当高于转变温度时 水银的电阻随温度的升高而增大 答案 见解析 点评 不同导体材料的转变温度一般不同 转变温度与材料有关 变式训练2如果我们能制造出可供实用的超导体 可用它来制作 a 电动机中的线圈b 电灯泡的灯丝c 滑动变阻器上的绕制导线d 电磁打点计时器中的电磁铁线圈 解析 选ad 当电动机中的线圈为超导体时 可防止因电流的热效应产生的热量而损坏电动机 同时也减少电能损失 a选项正确 灯丝是利用了电流的热效应使它发光的 b错误 滑动变阻器上的电阻丝是通过改变电阻丝的长度而改变电阻的 c选项错误 电磁铁是利用电流的磁效应而工作的 d正确 在如图14 3 5所示的电路中 开关s是闭合的 现增大电容器a b两极板间距 则下列说法正确的是 a 电容器的电容增大 带的电荷量增加b 电容器的电容减小 带的电荷量增加c 电容器的电容不变 带的电荷量也不变d 电容器的电容减小 带的电荷量不变 图14 3 5 答案 d 点评 二极管具