2018-2019版高中物理 第三章 固體和液體 2 半導(dǎo)體學(xué)案 教科版選修3-3.doc
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2 半導(dǎo)體 [學(xué)習(xí)目標(biāo)] 1.知道半導(dǎo)體的特性.2.知道半導(dǎo)體二極管的單向?qū)щ娦?3.了解半導(dǎo)體三極管和集成電路的作用.4.知道光敏電阻、熱敏電阻、光電池和發(fā)光二極管的作用及其特點(diǎn). 一、半導(dǎo)體的特性、晶體管、集成電路 1.半導(dǎo)體 (1)概念:導(dǎo)電性能介于導(dǎo)體與絕緣體之間的物質(zhì). (2)特性 ①半導(dǎo)體的電阻率介于導(dǎo)體和絕緣體之間. ②通過(guò)控制半導(dǎo)體材料的雜質(zhì)濃度,可以控制半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能. ③一般情況下,金屬導(dǎo)體的電阻率與溫度成線性關(guān)系,而半導(dǎo)體的電阻率與溫度的關(guān)系較為復(fù)雜. (3)應(yīng)用:在信息技術(shù)、自動(dòng)化控制、現(xiàn)代照明系統(tǒng)等方面應(yīng)用廣泛. (4)分類(lèi):N型半導(dǎo)體和P型半導(dǎo)體. 2.晶體管和集成電路 (1)晶體管 ①二極管:由PN結(jié)構(gòu)成,具有單向?qū)щ娦裕? ②三極管:具有放大信號(hào)或開(kāi)、關(guān)電流的作用. (2)集成電路:由成千上萬(wàn)個(gè)二極管、三極管、電阻和電容等元件構(gòu)成的芯片,其作用是對(duì)信息進(jìn)行存儲(chǔ)、處理、控制和顯示. 二、各種特殊性能的半導(dǎo)體器件 1.光敏電阻:一種受光照射,電阻率迅速下降的半導(dǎo)體器件,常用于一些自動(dòng)控制的裝備中. 2.熱敏電阻:在溫度變化時(shí),電阻率迅速變化的半導(dǎo)體器件.一種是負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻;一種是正溫度系數(shù)熱敏電阻. 3.發(fā)光二極管:通電后能發(fā)光的半導(dǎo)體器件. [即學(xué)即用] 判斷下列說(shuō)法的正誤. (1)半導(dǎo)體的電阻率與溫度的關(guān)系為線性關(guān)系.() (2)二極管可以將直流變成交流.() (3)光敏電阻是利用半導(dǎo)體材料在光照條件下其電阻率迅速下降制成的.(√) (4)所有熱敏電阻的阻值都隨溫度升高而減?。?) 一、半導(dǎo)體的特性 晶體管、集成電路 [導(dǎo)學(xué)探究] 1.根據(jù)材料的導(dǎo)電性能,可以把固體材料分為導(dǎo)體、半導(dǎo)體和絕緣體,你知道它們的電阻率分別處于什么范圍嗎? 答案 導(dǎo)體的電阻率數(shù)值一般為10-8~10-6Ωm,半導(dǎo)體的為10-5~107Ωm,絕緣體的為108~1020Ωm. 2.與導(dǎo)體相比,半導(dǎo)體有哪些不同? 答案 (1)半導(dǎo)體有摻雜特性. (2)半導(dǎo)體材料的電阻率與溫度的關(guān)系較為復(fù)雜. (3)有些半導(dǎo)體材料對(duì)溫度、光照非常敏感,當(dāng)溫度或光照發(fā)生微小改變時(shí),電阻率可迅速發(fā)生變化. 3.你了解半導(dǎo)體材料的一些應(yīng)用知識(shí)嗎? 答案 半導(dǎo)體材料可制作二極管、三極管、集成電路等. [知識(shí)深化] 1.半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能可由外界條件所控制,常見(jiàn)特性如表 特性名稱(chēng) 特性?xún)?nèi)容 用途 應(yīng)用實(shí)例 熱敏特性 半導(dǎo)體材料受熱后,電阻率隨溫度升高而迅速變化 熱敏電阻 熱敏溫度計(jì) 光敏特性 半導(dǎo)體材料受到光照時(shí),電阻率迅速下降 光敏電阻 光電計(jì)時(shí)器 壓敏特性 半導(dǎo)體材料受壓時(shí)會(huì)改變電阻值 壓敏元件 稱(chēng)重計(jì) 摻雜特性 摻入微量的雜質(zhì)可使導(dǎo)電性能劇增 晶體管 發(fā)光二極管 2.二極管 (1)結(jié)構(gòu):N型半導(dǎo)體與P型半導(dǎo)體的結(jié)合體. (2)特點(diǎn):?jiǎn)蜗驅(qū)щ娦裕? (3)應(yīng)用 ①半導(dǎo)體二極管具有單向?qū)щ娦?,即僅允許電流由一個(gè)方向通過(guò)元件; ②半導(dǎo)體二極管的應(yīng)用:檢波、鑒頻、限幅、電源設(shè)備的整流電路、電源供給電路中的穩(wěn)壓等均應(yīng)用了半導(dǎo)體二極管. 3.三極管 (1)結(jié)構(gòu):兩層N型夾入一層P型,或兩層P型夾入一層N型. (2)作用:放大信號(hào)或開(kāi)、關(guān)電流. (3)用途:在晶體管收音機(jī)、電視機(jī)里用于放大信號(hào);在計(jì)算機(jī)中作為開(kāi)關(guān)和其他用途. 4.集成電路 (1)結(jié)構(gòu):把許多二極管、三極管等晶體管,以及電阻、電容等元件做在一塊半導(dǎo)體芯片(硅晶片)上制成的電路. (2)特點(diǎn):電信號(hào)在其中傳輸速度極快. (3)用途:各種電子儀表、家用電器、電腦之中,都包含有各種類(lèi)型的芯片,用來(lái)對(duì)信息進(jìn)行存儲(chǔ)、處理、控制和顯示. 例1 關(guān)于半導(dǎo)體下列說(shuō)法正確的是( ) A.固體材料分兩類(lèi),一類(lèi)是導(dǎo)體,另一類(lèi)是絕緣體 B.半導(dǎo)體就是一半導(dǎo)電,即正方向?yàn)閷?dǎo)體,反方向?yàn)榻^緣體 C.半導(dǎo)體的電阻率與溫度成線性關(guān)系,即隨溫度升高而均勻增大 D.利用半導(dǎo)體的特性,可以制成各種不同性能的器件 答案 D 解析 半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能介于導(dǎo)體與絕緣體之間,故A、B錯(cuò);半導(dǎo)體的電阻率與溫度的關(guān)系較為復(fù)雜,負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻的阻值隨溫度升高而減?。冒雽?dǎo)體的特性,可以制成各種不同性能的器件,故C錯(cuò),D對(duì). 二、各種特殊性能的半導(dǎo)體器件 [導(dǎo)學(xué)探究] 請(qǐng)列舉一些半導(dǎo)體器件. 答案 熱敏電阻、光敏電阻等. [知識(shí)深化] 1.熱敏電阻的電阻率隨溫度升高可減小也可增大,光敏電阻在光照條件下電阻率迅速下降. 2.光電池 特性:將太陽(yáng)輻射直接轉(zhuǎn)換成電能. 應(yīng)用:為衛(wèi)星、計(jì)算器等提供能量. 3.發(fā)光二極管(LED) 特性:通電后能發(fā)光. 優(yōu)點(diǎn):效率高、壽命長(zhǎng),不易破損. 例2 (多選)如圖1所示,R1、R2為定值電阻,L為小燈泡,R3為光敏電阻,當(dāng)照射光強(qiáng)度減弱時(shí)( ) 圖1 A.電壓表的示數(shù)增大 B.R2中電流增大 C.小燈泡的功率增大 D.電路的路端電壓增大 答案 BD 解析 當(dāng)光照減弱時(shí),R3的阻值增大,則并聯(lián)部分的阻值增大,進(jìn)而并聯(lián)部分的電壓增大,流過(guò)R2的電流I2增大,B正確.由于外電路的阻值變大,路端電壓增大,D正確.電路的總電阻增大,則干路電流I干減小,由UR1=I干R1知,電壓表的示數(shù)減小,A錯(cuò)誤.由IL=I干-I2知流過(guò)小燈泡的電流減小,則小燈泡的功率減小,C錯(cuò)誤. 例3 (多選)在溫控電路中,通過(guò)熱敏電阻阻值隨溫度的變化可實(shí)現(xiàn)對(duì)電路相關(guān)物理量的控制.如圖2所示的電路,R1為定值電阻,RT為負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻,C為電容器.當(dāng)環(huán)境溫度降低時(shí)( ) 圖2 A.電容器C的帶電荷量增大 B.電壓表的讀數(shù)增大 C.電容器C兩極板間的電場(chǎng)強(qiáng)度減小 D.R1消耗的功率增大 答案 AB 解析 當(dāng)環(huán)境溫度降低時(shí),熱敏電阻阻值變大,電路的總電阻變大,由I=知I變小,又U=E-Ir,則電壓表的讀數(shù)U增大,B正確;又由U1=IR1及P1=I2R1可知U1變小,R1消耗的功率P1變小,D錯(cuò)誤;電容器兩極板間的電壓U2=U-U1,U2變大,由場(chǎng)強(qiáng)E′=,Q=CU2可知Q、E′都增大,故A正確,C錯(cuò)誤. 1.(半導(dǎo)體的特性)下列物體中,用到了半導(dǎo)體材料的是( ) A.智能機(jī)器狗 B.白熾燈泡 C.普通干電池 D.滑動(dòng)變阻器 答案 A 2.(半導(dǎo)體器件)半導(dǎo)體溫度計(jì)是利用負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻制造的.如圖3所示,如果待測(cè)點(diǎn)的溫度升高,那么( ) 圖3 A.熱敏電阻變大,靈敏電流表示數(shù)變大 B.熱敏電阻變大,靈敏電流表示數(shù)變小 C.熱敏電阻變小,靈敏電流表示數(shù)變大 D.熱敏電阻變小,靈敏電流表示數(shù)變小 答案 C 一、選擇題 考點(diǎn)一 半導(dǎo)體的特性、晶體管、集成電路 1.如圖1所示的電子體溫計(jì)根據(jù)流過(guò)半導(dǎo)體制成的感溫頭的電流來(lái)反映人的體溫,這利用半導(dǎo)體( ) 圖1 A.良好的導(dǎo)電特性 B.良好的絕緣特性 C.電阻隨溫度變化而變化的特性 D.電阻隨光照變化而變化的特性 答案 C 考點(diǎn)二 各種特殊性能的半導(dǎo)體器件 2.關(guān)于光敏電阻,下列說(shuō)法正確的是( ) A.受到光照越強(qiáng),電阻越小 B.受到光照越弱,電阻越小 C.它的電阻與光照強(qiáng)弱無(wú)關(guān) D.以上說(shuō)法都不正確 答案 A 3.如圖2所示,定值電阻R1,負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻RT,小燈泡L,當(dāng)溫度降低時(shí)( ) 圖2 A.R1兩端的電壓增大 B.電流表的示數(shù)增大 C.小燈泡的亮度變強(qiáng) D.小燈泡的亮度變?nèi)? 答案 C 4.(多選)有定值電阻、熱敏電阻、光敏電阻三只元件,將這三只元件分別接入如圖3所示電路中的A、B兩點(diǎn)后,用黑紙包住元件或者把元件置入熱水中,觀察歐姆表的示數(shù),下列說(shuō)法中正確的是( ) 圖3 A.置入熱水中與不置入熱水中相比,歐姆表示數(shù)變化較大,這只元件一定是熱敏電阻 B.置入熱水中與不置入熱水中相比,歐姆表示數(shù)不變化,這只元件一定是定值電阻 C.用黑紙包住元件與不用黑紙包住元件相比,歐姆表示數(shù)變化較大,這只元件一定是光敏電阻 D.用黑紙包住元件與不用黑紙包住元件相比,歐姆表示數(shù)相同,這只元件一定是定值電阻 答案 AC 解析 熱敏電阻的阻值隨溫度變化而變化,定值電阻和光敏電阻不隨溫度變化;光敏電阻的阻值隨光照變化而變化,定值電阻和熱敏電阻不隨光照變化. 5.(多選)如圖4所示的電路中,電源電動(dòng)勢(shì)為E,內(nèi)阻為r,RT為負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻,R為光敏電阻,閉合開(kāi)關(guān)后,小燈泡L正常發(fā)光,由于環(huán)境條件改變(光照或溫度),發(fā)現(xiàn)小燈泡亮度變暗,則引起小燈泡變暗的原因可能是( ) 圖4 A.溫度不變,光照增強(qiáng) B.溫度升高,光照不變 C.溫度降低,光照增強(qiáng) D.溫度升高,光照減弱 答案 AC 解析 由題圖可知,當(dāng)光敏電阻阻值減小或熱敏電阻阻值增大時(shí),小燈泡L都會(huì)變暗,結(jié)合光敏電阻和熱敏電阻特性可知,A項(xiàng)正確,B項(xiàng)錯(cuò)誤;若光敏電阻阻值減小的同時(shí),熱敏電阻的阻值增大,小燈泡L也會(huì)變暗,C項(xiàng)正確;若熱敏電阻阻值減小,光敏電阻阻值增大,則小燈泡變亮,D項(xiàng)錯(cuò)誤. 6.上海世博會(huì)場(chǎng)里很多的照明燈是LED燈,LED燈是一種新型的高效節(jié)能光源,它的核心元件是發(fā)光二極管.現(xiàn)在用的發(fā)光二極管主要是由下列哪種材料制成( ) A.陶瓷材料 B.金屬材料 C.半導(dǎo)體材料 D.納米材料 答案 C 7.如圖5所示的電路中,電源兩端的電壓恒定,L為小燈泡,R為光敏電阻,LED為發(fā)光二極管(電流越大,發(fā)出的光越強(qiáng)),R與LED相距不遠(yuǎn),下列說(shuō)法中正確的是( ) 圖5 A.當(dāng)滑動(dòng)觸頭P向左移動(dòng)時(shí),L消耗的功率增大 B.當(dāng)滑動(dòng)觸頭P向左移動(dòng)時(shí),L消耗的功率減小 C.當(dāng)滑動(dòng)觸頭P向右移動(dòng)時(shí),L消耗的功率可能不變 D.無(wú)論怎樣移動(dòng)滑動(dòng)觸頭P,L消耗的功率都不變 答案 A 二、非選擇題 8.(半導(dǎo)體器件)如圖6所示,將多用電表的選擇開(kāi)關(guān)置于歐姆擋,再將多用電表的兩支表筆分別與光敏電阻R的兩端相連,這時(shí)表針恰好指在刻度盤(pán)的正中央.若用不透光的黑紙將R包裹起來(lái),表針將向________(填“左”或“右”)擺動(dòng);若用手電筒的光照射R,表針將向________(填“左”或“右”)擺動(dòng). 圖6 答案 左 右 解析 光敏電阻受光照越強(qiáng),電阻越小,所以將R用不透 光的黑紙包起來(lái),電阻增大,表針向左擺動(dòng);若用手電筒的光照射R,電阻減小,表針向右擺動(dòng). 9.(半導(dǎo)體器件)如圖7所示,將多用電表的選擇開(kāi)關(guān)置于歐姆擋,再將多用電表的兩支表筆與負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻RT的兩端相連,這時(shí)表針恰好指在刻度盤(pán)的正中央.若在RT上擦一些酒精,表針將如何擺動(dòng)?若用吹風(fēng)機(jī)將熱風(fēng)吹向電阻,表針將如何擺動(dòng)? 圖7 答案 見(jiàn)解析 解析 由于酒精蒸發(fā),熱敏電阻RT溫度降低,電阻值增大,表針應(yīng)向左擺動(dòng);用吹風(fēng)機(jī)將熱風(fēng)吹向電阻,熱敏電阻RT溫度升高,電阻值減小,表針將向右擺動(dòng).- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來(lái)的問(wèn)題本站不予受理。
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