《2018-2019版高中物理 第三章 固體和液體 2 半導體學案 教科版選修3-3.doc》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《2018-2019版高中物理 第三章 固體和液體 2 半導體學案 教科版選修3-3.doc（8頁珍藏版）》請在裝配圖網上搜索。

2　半導體 [學習目標]　1.知道半導體的特性.2.知道半導體二極管的單向導電性.3.了解半導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、半導體的特性、晶體管、集成電路 1．半導體 (1)概念：導電性能介于導體與絕緣體之間的物質． (2)特性 ①半導體的電阻率介于導體和絕緣體之間． ②通過控制半導體材料的雜質濃度，可以控制半導體的導電性能． ③一般情況下，金屬導體的電阻率與溫度成線性關系，而半導體的電阻率與溫度的關系較為復雜． (3)應用：在信息技術、自動化控制、現代照明系統(tǒng)等方面應用廣泛． (4)分類：N型半導體和P型半導體． 2．晶體管和集成電路 (1)晶體管 ①二極管：由PN結構成，具有單向導電性． ②三極管：具有放大信號或開、關電流的作用． (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體器件 1．光敏電阻：一種受光照射，電阻率迅速下降的半導體器件，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體器件．一種是負溫度系數熱敏電阻；一種是正溫度系數熱敏電阻． 3．發(fā)光二極管：通電后能發(fā)光的半導體器件． [即學即用]　判斷下列說法的正誤． (1)半導體的電阻率與溫度的關系為線性關系．() (2)二極管可以將直流變成交流．() (3)光敏電阻是利用半導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、半導體的特性　晶體管、集成電路 [導學探究] 1．根據材料的導電性能，可以把固體材料分為導體、半導體和絕緣體，你知道它們的電阻率分別處于什么范圍嗎？ 答案　導體的電阻率數值一般為10－8～10－6Ωm，半導體的為10－5～107Ωm，絕緣體的為108～1020Ωm. 2．與導體相比，半導體有哪些不同？ 答案　(1)半導體有摻雜特性． (2)半導體材料的電阻率與溫度的關系較為復雜． (3)有些半導體材料對溫度、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．你了解半導體材料的一些應用知識嗎？ 答案　半導體材料可制作二極管、三極管、集成電路等． [知識深化] 1．半導體的導電性能可由外界條件所控制，常見特性如表 特性名稱 特性內容 用途 應用實例 熱敏特性 半導體材料受熱后，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 摻入微量的雜質可使導電性能劇增 晶體管 發(fā)光二極管 2.二極管 (1)結構：N型半導體與P型半導體的結合體． (2)特點：單向導電性． (3)應用 ①半導體二極管具有單向導電性，即僅允許電流由一個方向通過元件； ②半導體二極管的應用：檢波、鑒頻、限幅、電源設備的整流電路、電源供給電路中的穩(wěn)壓等均應用了半導體二極管． 3．三極管 (1)結構：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和其他用途． 4．集成電路 (1)結構：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　關于半導體下列說法正確的是(　　) A．固體材料分兩類，一類是導體，另一類是絕緣體 B．半導體就是一半導電，即正方向為導體，反方向為絕緣體 C．半導體的電阻率與溫度成線性關系，即隨溫度升高而均勻增大 D．利用半導體的特性，可以制成各種不同性能的器件 答案　D 解析　半導體的導電性能介于導體與絕緣體之間，故A、B錯；半導體的電阻率與溫度的關系較為復雜，負溫度系數熱敏電阻的阻值隨溫度升高而減?。冒雽w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體器件 [導學探究]　請列舉一些半導體器件． 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：將太陽輻射直接轉換成電能． 應用：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1 A．電壓表的示數增大 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　當光照減弱時，R3的阻值增大，則并聯部分的阻值增大，進而并聯部分的電壓增大，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UR1＝I干R1知，電壓表的示數減小，A錯誤．由IL＝I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對電路相關物理量的控制．如圖2所示的電路，R1為定值電阻，RT為負溫度系數的熱敏電阻，C為電容器．當環(huán)境溫度降低時(　　) 圖2 A．電容器C的帶電荷量增大 B．電壓表的讀數增大 C．電容器C兩極板間的電場強度減小 D．R1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U＝E－Ir，則電壓表的讀數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錯誤；電容器兩極板間的電壓U2＝U－U1，U2變大，由場強E′＝，Q＝CU2可知Q、E′都增大，故A正確，C錯誤. 1．(半導體的特性)下列物體中，用到了半導體材料的是(　　) 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　A 2．(半導體器件)半導體溫度計是利用負溫度系數的熱敏電阻制造的．如圖3所示，如果待測點的溫度升高，那么(　　) 圖3 A．熱敏電阻變大，靈敏電流表示數變大 B．熱敏電阻變大，靈敏電流表示數變小 C．熱敏電阻變小，靈敏電流表示數變大 D．熱敏電阻變小，靈敏電流表示數變小 答案　C 一、選擇題 考點一　半導體的特性、晶體管、集成電路 1．如圖1所示的電子體溫計根據流過半導體制成的感溫頭的電流來反映人的體溫，這利用半導體(　　) 圖1 A．良好的導電特性 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體器件 2．關于光敏電阻，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 D．以上說法都不正確 答案　A 3．如圖2所示，定值電阻R1，負溫度系數的熱敏電阻RT，小燈泡L，當溫度降低時(　　) 圖2 A．R1兩端的電壓增大 B．電流表的示數增大 C．小燈泡的亮度變強 D．小燈泡的亮度變弱 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，下列說法中正確的是(　　) 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，內阻為r，RT為負溫度系數熱敏電阻，R為光敏電阻，閉合開關后，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　　　　 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)，R與LED相距不遠，下列說法中正確的是(　　) 圖5 A．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．(半導體器件)如圖6所示，將多用電表的選擇開關置于歐姆擋，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．(半導體器件)如圖7所示，將多用電表的選擇開關置于歐姆擋，再將多用電表的兩支表筆與負溫度系數的熱敏電阻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．