屆高考物理核心要點(diǎn)突破系列課件：第章《半導(dǎo)體及其應(yīng)用》《超導(dǎo)及其應(yīng)用》人教選修

第三節(jié)半導(dǎo)體及其應(yīng)用

第四節(jié)超導(dǎo)及其應(yīng)用

核心要點(diǎn)突破課堂互動講練知能優(yōu)化訓(xùn)練第三節(jié)~第四節(jié)課前自主學(xué)案目標(biāo)概覽目標(biāo)概覽學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.了解半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能和半導(dǎo)體的電阻率隨溫度變化的關(guān)系．2．了解半導(dǎo)體在現(xiàn)代技術(shù)中的重要應(yīng)用．3．知道什么是超導(dǎo)現(xiàn)象和導(dǎo)體處于超導(dǎo)狀態(tài)時(shí)所具有的特性及超導(dǎo)的應(yīng)用．重點(diǎn)難點(diǎn)：1.半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能及應(yīng)用，半導(dǎo)體導(dǎo)電性能的特殊性．2．超導(dǎo)體的導(dǎo)電性能及應(yīng)用，超導(dǎo)體導(dǎo)電性能的特殊性．課前自主學(xué)案一、半導(dǎo)體1．半導(dǎo)體：其導(dǎo)電性能介于導(dǎo)體和______之間．其電阻隨溫度的增加而_____．鍺、硅、砷化鎵都是常用的半導(dǎo)體材料．2．半導(dǎo)體材料的重要特性及其應(yīng)用(1)熱敏特性：有的半導(dǎo)體在溫度升高時(shí)電阻會迅速_____．利用這種材料可以制成熱敏電阻．絕緣體減小減小(2)光敏特性：有的半導(dǎo)體在有光照射時(shí)電阻會大大_____．利用這種材料可以制成光敏電阻．(3)摻雜特性：在純凈的半導(dǎo)體中摻入微量的雜質(zhì)(其他元素)，會使半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能大大____．利用半導(dǎo)體的這一特性，人們制成了晶體二極管、晶體三極管和集成電路．減小提高二、超導(dǎo)1．超導(dǎo)現(xiàn)象：金屬在溫度降至某一數(shù)值時(shí)，電阻_____________的現(xiàn)象．2．轉(zhuǎn)變溫度TC(臨界溫度)：導(dǎo)體由正常狀態(tài)向_____________轉(zhuǎn)變時(shí)的溫度．(各種金屬的轉(zhuǎn)變溫度都處于液氦溫區(qū)．)3．高溫超導(dǎo)：某些氧化物的超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度已從液氦溫度(4.2K)提高至液氮溫度(77K)．與液氦溫度下的超導(dǎo)相比較，人們把氧化物超導(dǎo)體稱為_____超導(dǎo)體．4．超導(dǎo)的應(yīng)用(1)電子學(xué)方面：超級計(jì)算機(jī)的部件制作．(2)電力工業(yè)方面：超導(dǎo)電動機(jī)、超導(dǎo)發(fā)電機(jī)等．突然降為零超導(dǎo)狀態(tài)高溫核心要點(diǎn)突破一、半導(dǎo)體材料的特性及其應(yīng)用半導(dǎo)體材料有許多與導(dǎo)體完全不同的特性，下面主要介紹三方面的特性：1．熱敏特性：許多半導(dǎo)體的電阻都隨溫度的變化而有顯著的變化，有的半導(dǎo)體，在溫度升高時(shí)電阻減小得非常迅速，而金屬導(dǎo)體的電阻率是隨溫度升高而增大的，造成這種現(xiàn)象的原因是導(dǎo)體與半導(dǎo)體微觀結(jié)構(gòu)不同使產(chǎn)生電流的原理不相同．人們用半導(dǎo)體做成的熱敏電阻，當(dāng)溫度升高時(shí)，由于電阻減小使電流急劇增大，通常用在溫控電路中．2．光敏特性：有的半導(dǎo)體，在光照下電阻大大減小，利用這種半導(dǎo)體材料可以做成體積很小的光敏電阻．光敏電阻可以起到開關(guān)的作用，在需要對光照有靈敏反應(yīng)的自動控制設(shè)備中有廣泛應(yīng)用．3．摻雜特性：在純凈的半導(dǎo)體中摻入微量的雜質(zhì)，會使半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能大大增強(qiáng)，這種特性被稱為摻雜特性．利用半導(dǎo)體這一特性，再加上特殊的制作工藝，人們制成了晶體二極管和晶體三極管．將晶體管、電阻、電容等電子元件及相應(yīng)的連線同時(shí)制作在一塊面積很小的半導(dǎo)體晶片上，使之成為具有一定功能的電路，這就是集成電路，集成電路的制成，開辟了微電子技術(shù)的時(shí)代．特別提醒：(1)半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能介于導(dǎo)體和絕緣體之間，它的應(yīng)用前景十分廣泛．(2)在室溫下，金屬導(dǎo)體的電阻率一般約為10－8Ω·m～10－6Ω·m，絕緣體的電阻率一般約為108Ω·m～1018Ω·m，而半導(dǎo)體的電阻率約為10－5Ω·m～106Ω·m.二、晶體二極管的單向?qū)щ娦詧D14－3－1晶體二極管是用半導(dǎo)體材料制成的電子元件．二極管有兩根引線，一根叫正極，一根叫負(fù)極，其符號如圖14－3－1所示．二極管具有單向?qū)щ娦裕寒?dāng)二極管的正極接高電勢、負(fù)極接低電勢，即給二極管加的是正向電壓時(shí)，二極管的電阻很小，類似于開關(guān)的接通；當(dāng)給二極管加反向電壓，即二極管的正極接低電勢、負(fù)極接高電勢時(shí)，二極管的電阻很大，類似于開關(guān)的斷開．二極管的這種單向?qū)щ娦栽趯?shí)際中有很多的用途．三、超導(dǎo)體的特性及其應(yīng)用1．零電阻特性：超導(dǎo)體不存在可測量的直流電阻，一旦超導(dǎo)體中存在了電流，它將持續(xù)地在其中無阻礙流動，即使在無外場情況下，也不可能覺察到任何電流衰減跡象．2．完全抗磁性：將置于磁場中的導(dǎo)體冷卻到超導(dǎo)態(tài)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在溫度降到臨界溫度時(shí)，磁場分布發(fā)生變化，導(dǎo)體內(nèi)原有的磁通量被完全排斥于導(dǎo)體外，并且在撤去外磁場后磁場完全消失，即磁感線不能進(jìn)入超導(dǎo)體內(nèi)．課堂互動講練 如圖14－3－2所示，是一火警報(bào)警器的一部分電路示意圖．其中R2為熱敏電阻制成的傳感器，電流表A為值班室的顯示器，a、b之間接報(bào)警器．當(dāng)傳感器R2所在處出現(xiàn)火情時(shí)，顯示器A的電流I、報(bào)警器兩端的電壓U的變化情況是()A．I變大，U變大B．I變小，U變小C．I變小，U變大D．I變大，U變小圖14－3－2半導(dǎo)體特性的應(yīng)用例1【答案】

C【點(diǎn)評】在分析電表示數(shù)變化時(shí)，要抓住哪一個變，影響到哪些變化，按一定順序分析．變式訓(xùn)練1

圖14－3－3如圖14－3－3所示，由電源、小燈泡、熱敏電阻、開關(guān)組成的電路中，當(dāng)閉合開關(guān)S后，小燈泡正常發(fā)光，若用酒精燈加熱熱敏電阻時(shí)，發(fā)現(xiàn)小燈泡亮度變化是________，發(fā)生這一現(xiàn)象的主要原因是熱敏電阻的電阻率隨溫度的升高而________．解析：加熱熱敏電阻時(shí)，其電阻率減小，電阻減小，因而回路的電流增加，所以燈變亮．答案：變亮減小如圖14－3－4表示辣水銀逝的電次阻隨個溫度曬變化返的圖枝象，幸由圖爺判斷猜：(1蒙)水銀圍的轉(zhuǎn)皮變溫?zé)┒葹榫芏嗌倜溃?2咱)在高吉于轉(zhuǎn)驅(qū)變溫塞度時(shí)辱，水果銀的高電阻匹是如參何變蜓化的跳？圖14－3－4對超導(dǎo)的理解和應(yīng)用例2【解析】(1蹲)由圖積知，券當(dāng)溫俘度低礎(chǔ)于4.璃22慰K時(shí)電播阻為默零，衰所以駐水銀毅的轉(zhuǎn)惹變溫續(xù)度為T＝4.趕22帶K慕.(2倉)由圖命知，丙當(dāng)高瘋于轉(zhuǎn)至變溫須度時(shí)魂，水翻銀的搞電阻熱隨溫寄度的犬升高答而增青大．【答案】見解所析【點(diǎn)評】不同碼導(dǎo)體因材料喜的轉(zhuǎn)爸變溫秀度一續(xù)般不出同，并轉(zhuǎn)變資溫度陸與材毅料有服關(guān)．變式釣訓(xùn)練2如果舞我們浸能制市造出旗可供掏實(shí)用未的超魂導(dǎo)體難，可亡用它途來制塔作()A．電賽動機(jī)雨中的平線圈B．電固燈泡庭的燈足絲C．滑哭動變兼阻器蛋上的灘繞制陪導(dǎo)線D．電扒磁打率點(diǎn)計(jì)伸時(shí)器怖中的爐電磁絲式鐵線疤圈解析腔：選AD瘦.當(dāng)電饅動機(jī)蜓中的波線圈束為超案導(dǎo)體寄時(shí)，惱可防黃止因膀電流壇的熱欲效應(yīng)柴產(chǎn)生針的熱仆量而辭損壞經(jīng)電動質(zhì)機(jī)，重同時(shí)胸也減溜少電能能損爽失，A選項(xiàng)時(shí)正確極；燈裹絲是劃利用皆了電癥流的吩熱效反應(yīng)使競它發(fā)沃光的為，B錯誤仰；滑祥動變秤阻器蒙上的托電阻言絲是茅通過鉛改變貼電阻貝絲的輪長度冶而改洗變電敘阻的控，C選項(xiàng)里錯誤疼；電泳磁鐵硬是利述用電緩流的惜磁效繁應(yīng)而毫工作研的，D正確社．在如侄圖14－3－5所示錘的電估路中示，開路關(guān)S是閉塑合的書，現(xiàn)系增大殃電容逐器A、B兩極低板間位距，宣則下于列說陶法正墻確的救是()A．電語容器罩的電籌容增他大，幟帶的功電荷飾量增膜加B．電賄容器他的電賤容減稍小，堪帶的百電荷牧量增朝加C．電躲容器積的電造容不抗變，助帶的騾電荷拴量也診不變D．電藥容器凍的電彼容減習(xí)小，怠帶的伏電荷抱量不著變二極管的單向?qū)щ娦岳?圖14－3－5【答案】D【點(diǎn)評】二極辱管具鉗有單沸向?qū)箅娦远悖瑒t例在與姿二極節(jié)管串施聯(lián)的托電路僑中電似容器且的充氧、放悠電也床具有附單向股性．集在此寇題的站電路遣中電怨容器當(dāng)只能芒充電樣，無券法放內(nèi)電．變式獅訓(xùn)練3圖14－3－6(2隔01坡1年南值昌高總二檢賺測)如圖14－3－6，D