3.2 半导体 学案（2020年教科版高中物理选修3-3）

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1、3.2 半导体半导体 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

2、(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

3、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 10 8106 m，半导体的为 105107 m，绝缘体的为 1081020 m. 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

4、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

5、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(

6、) 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

7、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 1 A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

8、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 2 A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 E R总知 I 变小，又 U EIr，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 EU2 d ，Q CU2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 A 2(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 3 A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