2018-2019版高中物理 第三章 固体和液体 2 半导体学案 教科版选修3-3.doc

2半导体学习目标1.知道半导体的特性.2.知道半导体二极管的单向导电性.3.了解半导体三极管和集成电路的作用.4.知道光敏电阻、热敏电阻、光电池和发光二极管的作用及其特点一、半导体的特性、晶体管、集成电路1半导体(1)概念：导电性能介于导体与绝缘体之间的物质(2)特性半导体的电阻率介于导体和绝缘体之间通过控制半导体材料的杂质浓度，可以控制半导体的导电性能一般情况下，金属导体的电阻率与温度成线性关系，而半导体的电阻率与温度的关系较为复杂(3)应用：在信息技术、自动化控制、现代照明系统等方面应用广泛(4)分类：N型半导体和P型半导体2晶体管和集成电路(1)晶体管二极管：由PN结构成，具有单向导电性三极管：具有放大信号或开、关电流的作用(2)集成电路：由成千上万个二极管、三极管、电阻和电容等元件构成的芯片，其作用是对信息进行存储、处理、控制和显示二、各种特殊性能的半导体器件1光敏电阻：一种受光照射，电阻率迅速下降的半导体器件，常用于一些自动控制的装备中2热敏电阻：在温度变化时，电阻率迅速变化的半导体器件一种是负温度系数热敏电阻；一种是正温度系数热敏电阻3发光二极管：通电后能发光的半导体器件即学即用判断下列说法的正误(1)半导体的电阻率与温度的关系为线性关系()(2)二极管可以将直流变成交流()(3)光敏电阻是利用半导体材料在光照条件下其电阻率迅速下降制成的()(4)所有热敏电阻的阻值都随温度升高而减小()一、半导体的特性晶体管、集成电路导学探究1根据材料的导电性能，可以把固体材料分为导体、半导体和绝缘体，你知道它们的电阻率分别处于什么范围吗？答案导体的电阻率数值一般为108106m，半导体的为105107m，绝缘体的为1081020m.2与导体相比，半导体有哪些不同？答案(1)半导体有掺杂特性(2)半导体材料的电阻率与温度的关系较为复杂(3)有些半导体材料对温度、光照非常敏感，当温度或光照发生微小改变时，电阻率可迅速发生变化3你了解半导体材料的一些应用知识吗？答案半导体材料可制作二极管、三极管、集成电路等知识深化1半导体的导电性能可由外界条件所控制，常见特性如表特性名称特性内容用途应用实例热敏特性半导体材料受热后，电阻率随温度升高而迅速变化热敏电阻热敏温度计光敏特性半导体材料受到光照时，电阻率迅速下降光敏电阻光电计时器压敏特性半导体材料受压时会改变电阻值压敏元件称重计掺杂特性掺入微量的杂质可使导电性能剧增晶体管发光二极管2.二极管(1)结构：N型半导体与P型半导体的结合体(2)特点：单向导电性(3)应用半导体二极管具有单向导电性，即仅允许电流由一个方向通过元件；半导体二极管的应用：检波、鉴频、限幅、电源设备的整流电路、电源供给电路中的稳压等均应用了半导体二极管3三极管(1)结构：两层N型夹入一层P型，或两层P型夹入一层N型(2)作用：放大信号或开、关电流(3)用途：在晶体管收音机、电视机里用于放大信号；在计算机中作为开关和其他用途4集成电路(1)结构：把许多二极管、三极管等晶体管，以及电阻、电容等元件做在一块半导体芯片(硅晶片)上制成的电路(2)特点：电信号在其中传输速度极快(3)用途：各种电子仪表、家用电器、电脑之中，都包含有各种类型的芯片，用来对信息进行存储、处理、控制和显示例1关于半导体下列说法正确的是()A固体材料分两类，一类是导体，另一类是绝缘体B半导体就是一半导电，即正方向为导体，反方向为绝缘体C半导体的电阻率与温度成线性关系，即随温度升高而均匀增大D利用半导体的特性，可以制成各种不同性能的器件答案D解析半导体的导电性能介于导体与绝缘体之间，故A、B错；半导体的电阻率与温度的关系较为复杂，负温度系数热敏电阻的阻值随温度升高而减小利用半导体的特性，可以制成各种不同性能的器件，故C错，D对二、各种特殊性能的半导体器件导学探究请列举一些半导体器件答案热敏电阻、光敏电阻等知识深化1热敏电阻的电阻率随温度升高可减小也可增大，光敏电阻在光照条件下电阻率迅速下降2光电池特性：将太阳辐射直接转换成电能应用：为卫星、计算器等提供能量3发光二极管(LED)特性：通电后能发光优点：效率高、寿命长，不易破损例2(多选)如图1所示，R1、R2为定值电阻，L为小灯泡，R3为光敏电阻，当照射光强度减弱时()图1A电压表的示数增大BR2中电流增大C小灯泡的功率增大D电路的路端电压增大答案BD解析当光照减弱时，R3的阻值增大，则并联部分的阻值增大，进而并联部分的电压增大，流过R2的电流I2增大，B正确由于外电路的阻值变大，路端电压增大，D正确电路的总电阻增大，则干路电流I干减小，由UR1I干R1知，电压表的示数减小，A错误由ILI干I2知流过小灯泡的电流减小，则小灯泡的功率减小，C错误例3(多选)在温控电路中，通过热敏电阻阻值随温度的变化可实现对电路相关物理量的控制如图2所示的电路，R1为定值电阻，RT为负温度系数的热敏电阻，C为电容器当环境温度降低时()图2A电容器C的带电荷量增大B电压表的读数增大C电容器C两极板间的电场强度减小DR1消耗的功率增大答案AB解析当环境温度降低时，热敏电阻阻值变大，电路的总电阻变大，由I知I变小，又UEIr，则电压表的读数U增大，B正确；又由U1IR1及P1I2R1可知U1变小，R1消耗的功率P1变小，D错误；电容器两极板间的电压U2UU1，U2变大，由场强E，QCU2可知Q、E都增大，故A正确，C错误.1(半导体的特性)下列物体中，用到了半导体材料的是()A智能机器狗B白炽灯泡C普通干电池D滑动变阻器答案A2(半导体器件)半导体温度计是利用负温度系数的热敏电阻制造的如图3所示，如果待测点的温度升高，那么()图3A热敏电阻变大，灵敏电流表示数变大B热敏电阻变大，灵敏电流表示数变小C热敏电阻变小，灵敏电流表示数变大D热敏电阻变小，灵敏电流表示数变小答案C一、选择题考点一半导体的特性、晶体管、集成电路1如图1所示的电子体温计根据流过半导体制成的感温头的电流来反映人的体温，这利用半导体()图1A良好的导电特性B良好的绝缘特性C电阻随温度变化而变化的特性D电阻随光照变化而变化的特性答案C考点二各种特殊性能的半导体器件2关于光敏电阻，下列说法正确的是()A受到光照越强，电阻越小B受到光照越弱，电阻越小C它的电阻与光照强弱无关D以上说法都不正确答案A3如图2所示，定值电阻R1，负温度系数的热敏电阻RT，小灯泡L，当温度降低时()图2AR1两端的电压增大B电流表的示数增大C小灯泡的亮度变强D小灯泡的亮度变弱答案C4(多选)有定值电阻、热敏电阻、光敏电阻三只元件，将这三只元件分别接入如图3所示电路中的A、B两点后，用黑纸包住元件或者把元件置入热水中，观察欧姆表的示数，下列说法中正确的是()图3A置入热水中与不置入热水中相比，欧姆表示数变化较大，这只元件一定是热敏电阻B置入热水中与不置入热水中相比，欧姆表示数不变化，这只元件一定是定值电阻C用黑纸包住元件与不用黑纸包住元件相比，欧姆表示数变化较大，这只元件一定是光敏电阻D用黑纸包住元件与不用黑纸包住元件相比，欧姆表示数相同，这只元件一定是定值电阻答案AC解析热敏电阻的阻值随温度变化而变化，定值电阻和光敏电阻不随温度变化；光敏电阻的阻值随光照变化而变化，定值电阻和热敏电阻不随光照变化5(多选)如图4所示的电路中，电源电动势为E，内阻为r，RT为负温度系数热敏电阻，R为光敏电阻，闭合开关后，小灯泡L正常发光，由于环境条件改变(光照或温度)，发现小灯泡亮度变暗，则引起小灯泡变暗的原因可能是()图4A温度不变，光照增强B温度升高，光照不变C温度降低，光照增强D温度升高，光照减弱答案AC解析由题图可知，当光敏电阻阻值减小或热敏电阻阻值增大时，小灯泡L都会变暗，结合光敏电阻和热敏电阻特性可知，A项正确，B项错误；若光敏电阻阻值减小的同时，热敏电阻的阻值增大，小灯泡L也会变暗，C项正确；若热敏电阻阻值减小，光敏电阻阻值增大，则小灯泡变亮，D项错误6上海世博会场里很多的照明灯是LED灯，LED灯是一种新型的高效节能光源，它的核心元件是发光二极管现在用的发光二极管主要是由下列哪种材料制成()A陶瓷材料B金属材料C半导体材料D纳米材料答案C7如图5所示的电路中，电源两端的电压恒定，L为小灯泡，R为光敏电阻，LED为发光二极管(电流越大，发出的光越强)，R与LED相距不远，下列说法中正确的是()图5A当滑动触头P向左移动时，L消耗的功率增大B当滑动触头P向左移动时，L消耗的功率减小C当滑动触头P向右移动时，L消耗的功率可能不变D无论怎样移动滑动触头P，L消耗的功率都不变答案A二、非选择题8(半导体器件)如图6所示，将多用电表的选择开关置于欧姆挡，再将多用电表的两支表笔分别与光敏电阻R的两端相连，这时表针恰好指在刻度盘的正中央若用不透光的黑纸将R包裹起来，表针将向_(填“左”或“右”)摆动；若用手电筒的光照射R，表针将向_(填“左”或“右”)摆动图6答案左右解析光敏电阻受光照越强，电阻越小，所以将R用不透光的黑纸包起来，电阻增大，表针向左摆动；若用手电筒的光照射R，电阻减小，表针向右摆动9(半导体器件)如图7所示，将多用电表的选择开关置于欧姆挡，再将多用电表的两支表笔与负温度系数的热敏电阻RT的两端相连，这时表针恰好指在刻度盘的正中央若在RT上擦一些酒精，表针将如何摆动？若用吹风机将热风吹向电阻，表针将如何摆动？图7答案见解析解析由于酒精蒸发，热敏电阻RT温度降低，电阻值增大，表针应向左摆动；用吹风机将热风吹向电阻，热敏电阻RT温度升高，电阻值减小，表针将向右摆动