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)特性半導(dǎo)體的電阻率介于導(dǎo)體和絕緣體之間通過控制半導(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)、自動化控制、現(xiàn)代照明系統(tǒng)等方面應(yīng)用廣泛(4)分類：N型半導(dǎo)體和P型半導(dǎo)體2晶體管和集成電路(1)晶體管二極管：由PN結(jié)構(gòu)成，具有單向?qū)щ娦匀龢O管：具有放大信號或開、關(guān)電流的作用(2)集成電路：由成千上萬個二極管、三極管、電阻和電容等元件構(gòu)成的芯片，其作用是對信息進行存儲、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，常用于一些自動控制的裝備中2熱敏電阻：在溫度變化時，電阻率迅速變化的半導(dǎo)體器件一種是負溫度系數(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小()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108106m，半導(dǎo)體的為105107m，絕緣體的為1081020m.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)體材料對溫度、光照非常敏感，當溫度或光照發(fā)生微小改變時，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、集成電路等知識深化1半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能可由外界條件所控制，常見特性如表特性名稱特性內(nèi)容用途應(yīng)用實例熱敏特性半導(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光敏特性半導(dǎo)體材料受到光照時，電阻率迅速下降光敏電阻光電計時器壓敏特性半導(dǎo)體材料受壓時會改變電阻值壓敏元件稱重計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：單向?qū)щ娦?3)應(yīng)用半導(dǎo)體二極管具有單向?qū)щ娦?，即僅允許電流由一個方向通過元件；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：放大信號或開、關(guān)電流(3)用途：在晶體管收音機、電視機里用于放大信號；在計算機中作為開關(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：電信號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，都包含有各種類型的芯片，用來對信息進行存儲、處理、控制和顯示例1關(guān)于半導(dǎo)體下列說法正確的是()A固體材料分兩類，一類是導(dǎo)體，另一類是絕緣體B半導(dǎo)體就是一半導(dǎo)電，即正方向為導(dǎo)體，反方向為絕緣體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；半導(dǎo)體的電阻率與溫度的關(guān)系較為復(fù)雜，負溫度系數(shù)熱敏電阻的阻值隨溫度升高而減小利用半導(dǎo)體的特性，可以制成各種不同性能的器件，故C錯，D對二、各種特殊性能的半導(dǎo)體器件導(dǎo)學(xué)探究請列舉一些半導(dǎo)體器件答案熱敏電阻、光敏電阻等知識深化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：將太陽輻射直接轉(zhuǎn)換成電能應(yīng)用：為衛(wèi)星、計算器等提供能量3發(fā)光二極管(LED)特性：通電后能發(fā)光優(yōu)點：效率高、壽命長，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，當照射光強度減弱時()圖1A電壓表的示數(shù)增大BR2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解析當光照減弱時，R3的阻值增大，則并聯(lián)部分的阻值增大，進而并聯(lián)部分的電壓增大，流過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UR1I干R1知，電壓表的示數(shù)減小，A錯誤由ILI干I2知流過小燈泡的電流減小，則小燈泡的功率減小，C錯誤例3(多選)在溫控電路中，通過熱敏電阻阻值隨溫度的變化可實現(xiàn)對電路相關(guān)物理量的控制如圖2所示的電路，R1為定值電阻，RT為負溫度系數(shù)的熱敏電阻，C為電容器當環(huán)境溫度降低時()圖2A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兩極板間的電場強度減小DR1消耗的功率增大答案AB解析當環(huán)境溫度降低時，熱敏電阻阻值變大，電路的總電阻變大，由I知I變小，又UEIr，則電壓表的讀數(shù)U增大，B正確；又由U1IR1及P1I2R1可知U1變小，R1消耗的功率P1變小，D錯誤；電容器兩極板間的電壓U2UU1，U2變大，由場強E，QCU2可知Q、E都增大，故A正確，C錯誤.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智能機器狗B白熾燈泡C普通干電池D滑動變阻器答案A2(半導(dǎo)體器件)半導(dǎo)體溫度計是利用負溫度系數(shù)的熱敏電阻制造的如圖3所示，如果待測點的溫度升高，那么()圖3A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所示的電子體溫計根據(jù)流過半導(dǎo)體制成的感溫頭的電流來反映人的體溫，這利用半導(dǎo)體()圖1A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，下列說法正確的是()A受到光照越強，電阻越小B受到光照越弱，電阻越小C它的電阻與光照強弱無關(guān)D以上說法都不正確答案A3如圖2所示，定值電阻R1，負溫度系數(shù)的熱敏電阻RT，小燈泡L，當溫度降低時()圖2AR1兩端的電壓增大B電流表的示數(shù)增大C小燈泡的亮度變強D小燈泡的亮度變?nèi)醮鸢窩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)，下列說法中正確的是()圖3A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，電源電動勢為E，內(nèi)阻為r，RT為負溫度系數(shù)熱敏電阻，R為光敏電阻，閉合開關(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4A溫度不變，光照增強B溫度升高，光照不變C溫度降低，光照增強D溫度升高，光照減弱答案AC解析由題圖可知，當光敏電阻阻值減小或熱敏電阻阻值增大時，小燈泡L都會變暗，結(jié)合光敏電阻和熱敏電阻特性可知，A項正確，B項錯誤；若光敏電阻阻值減小的同時，熱敏電阻的阻值增大，小燈泡L也會變暗，C項正確；若熱敏電阻阻值減小，光敏電阻阻值增大，則小燈泡變亮，D項錯誤6上海世博會場里很多的照明燈是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C7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)，R與LED相距不遠，下列說法中正確的是()圖5A當滑動觸頭P向左移動時，L消耗的功率增大B當滑動觸頭P向左移動時，L消耗的功率減小C當滑動觸頭P向右移動時，L消耗的功率可能不變D無論怎樣移動滑動觸頭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，這時表針恰好指在刻度盤的正中央若用不透光的黑紙將R包裹起來，表針將向_(填“左”或“右”)擺動；若用手電筒的光照射R，表針將向_(填“左”或“右”)擺動圖6答案左右解析光敏電阻受光照越強，電阻越小，所以將R用不透光的黑紙包起來，電阻增大，表針向左擺動；若用手電筒的光照射R，電阻減小，表針向右擺動9(半導(dǎo)體器件)如圖7所示，將多用電表的選擇開關(guān)置于歐姆擋，再將多用電表的兩支表筆與負溫度系數(shù)的熱敏電阻RT的兩端相連，這時表針恰好指在刻度盤的正中央若在RT上擦一些酒精，表針將如何擺動？若用吹風機將熱風吹向電阻，表針將如何擺動？圖7答案見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；用吹風機將熱風吹向電阻，熱敏電阻RT溫度升高，電阻值減小，表針將向右擺動