九年級(jí)物理 《19.2 半導(dǎo)體》學(xué)案 滬科版

1、滬科版19.2 半導(dǎo)體學(xué)案學(xué)習(xí)目標(biāo)1）知道身邊形形色色的材料中按導(dǎo)電性不同可分為導(dǎo)體、半導(dǎo)體、絕緣體三大類。2）初步了解半導(dǎo)體的一些特點(diǎn)。3）了解半導(dǎo)體材料的發(fā)展對(duì)社會(huì)的影響。學(xué)法指導(dǎo) 學(xué)習(xí)本節(jié)，要注意通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)探究、觀察，對(duì)教材所涉及的內(nèi)容有初步的感性認(rèn)識(shí)。釋疑解難1、導(dǎo)體永遠(yuǎn)是導(dǎo)體，絕緣體永遠(yuǎn)是絕緣體嗎?導(dǎo)體和絕緣體之間沒(méi)有不可逾越的鴻溝。導(dǎo)體和絕緣體的區(qū)分主要是內(nèi)部能自由移動(dòng)的電荷的數(shù)量，然而也跟外部條件(如電壓、溫度等)有關(guān)。右圖中表示常溫下各種物體的導(dǎo)電和絕緣能力的排列順序，導(dǎo)體和絕緣體之間并沒(méi)有絕對(duì)的界限。在常溫下絕緣的物體，當(dāng)溫度升高到相當(dāng)?shù)某潭?，由于可自由移?dòng)的電荷數(shù)量的增加，

2、會(huì)轉(zhuǎn)化成導(dǎo)體。2、導(dǎo)體容易導(dǎo)電、絕緣體不容易導(dǎo)電的原因是什么？在絕緣體中，電荷幾乎都束縛在原子的范圍之內(nèi)，不能自由移動(dòng)，也就是說(shuō)，電荷不能從絕緣體的一個(gè)地方移動(dòng)到另一個(gè)地方，所以絕緣體不容易導(dǎo)電。相反，導(dǎo)體中有能夠自由移動(dòng)的電荷(如金屬導(dǎo)體中的自由電子)，電荷能從導(dǎo)體的一個(gè)地方移動(dòng)到另外的地方，所以導(dǎo)體容易導(dǎo)電。一般說(shuō)來(lái)，絕緣體的電阻比良導(dǎo)體的電阻約大1025倍。3、半導(dǎo)體的奇妙電學(xué)特性有哪些？半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能介于導(dǎo)體與絕緣體之間。它的電阻比導(dǎo)體大得多，但又比絕緣體小得多。當(dāng)作導(dǎo)體來(lái)使用，它的電阻太大了。當(dāng)作絕緣材料來(lái)使用，它的電阻太小了。但是，半導(dǎo)體有許多神奇而特殊的電學(xué)特性，使它獲得了多方

3、面的重要應(yīng)用。 有的半導(dǎo)體，在受到壓力后，電阻發(fā)生較大的變化(可稱為“壓敏性”)。利用這種半導(dǎo)體可以做成體積很小的壓敏元件，它可以把壓力變化轉(zhuǎn)變成電流的變化，使人們?cè)跍y(cè)出電流變化的情況后，從而也就知道了壓力變化。光敏電阻的外形及其在電路中的符號(hào) 有的半導(dǎo)體，在受熱后電阻隨溫度的升高而迅速減小(可稱為“熱敏性”)。利用這種半導(dǎo)體可以做成體積很小的熱敏電阻。熱敏電阻可以用來(lái)測(cè)量很小范圍內(nèi)的溫度變化，不僅反應(yīng)快，而且精確度高。 有的半導(dǎo)體在光照下的電阻會(huì)大為減小(可稱為“光敏性”)。利用這種半導(dǎo)體可以做成體積很小的光敏電阻。沒(méi)有光照射時(shí)，光敏電阻就像絕緣體那樣不容易導(dǎo)電；有光照射時(shí)，光敏電阻又像導(dǎo)體

4、那樣導(dǎo)電。一般光敏電阻的電阻值，不受光照射時(shí)是受光照射時(shí)的1001 000倍。例如，有一種型號(hào)的光敏電阻，光照時(shí)的阻值為2kd,，不受光照時(shí)的阻值為1 000ko，因此，光敏電阻被廣泛應(yīng)用到光照反應(yīng)靈敏的許多自動(dòng)控制設(shè)備中。半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能可由外界條件所控制，常見(jiàn)特性如下表特性名稱特性內(nèi)容用途應(yīng)用實(shí)例熱敏特性半導(dǎo)體材料受熱后，電阻隨溫度升高而迅速減小熱敏電阻熱敏溫度計(jì)光敏特性半導(dǎo)體材料受到光照時(shí)，電阻也大大減小光敏電阻光電計(jì)時(shí)器壓敏特性半導(dǎo)體材料受壓時(shí)會(huì)改變電阻值壓敏元件稱重計(jì)摻雜特性摻人極微量的雜質(zhì)可使其導(dǎo)電性能劇增晶體管發(fā)光二極管4、半導(dǎo)體元件有哪些類型及特點(diǎn)？(1)用半導(dǎo)體材料制造的半導(dǎo)

5、體二極管、發(fā)光二極管、熱敏電阻、三極管及集成電路等均屬半導(dǎo)體元件半導(dǎo)體二極管、發(fā)光二極管、三極管實(shí)物及符號(hào)如下圖 (2)半導(dǎo)體二極管半導(dǎo)體二極管具有單向?qū)щ娦裕磧H允許電流由一個(gè)方向通過(guò)元件說(shuō)明 符號(hào)中的三角形可看似指向的箭頭，表示電流只能沿這個(gè)方向流動(dòng)符號(hào)的左端為正極，右端為負(fù)極半導(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)體二極管發(fā)光二極管：是半導(dǎo)體二極管中的一種主要用作指示燈，如家用電器上的電源指示燈 說(shuō)明 1)一般發(fā)光二極管工作電流為10ma左右，但約在3ma時(shí)就能發(fā)光發(fā)光二極管用作顯示電路中有沒(méi)有電流，這比用小燈泡要省電，而且要靈敏2)不

6、同的發(fā)光二極管可以發(fā)出不同顏色的光應(yīng)用時(shí)常用不同的顏色表示不同的意義如部分城市街道上的紅綠燈就是用發(fā)光二極管制作的3)通過(guò)發(fā)光二極管的電流過(guò)大會(huì)使其燒壞，因此使用時(shí)要將一個(gè)電阻與發(fā)光二極管串聯(lián)使用 4)如右圖所示是半導(dǎo)體二極管正向電流與電壓的圖像它與定值電阻導(dǎo)電特性不同自我檢測(cè)1、如右圖所示為一種按鈕開(kāi)關(guān)的構(gòu)造截面圖，圖中c是按鈕，d是外殼，a、b各有接線柱與電路相連接，其中( ) （a）a、b是導(dǎo)體，c、d是絕緣體 （b）a、b、c是導(dǎo)體，d是絕緣體 （c）c、d是導(dǎo)體，a、b是絕緣體 （d）a、b、d是導(dǎo)體，c是絕緣體2、以下物體中，屬于半導(dǎo)體材料的是 ( ) a、鋁線 b、硅 c、食鹽水

7、溶液 d、牛皮3、下列設(shè)備中，利用光照產(chǎn)生電流的是 ( ) a、微處理器 b、發(fā)光二極管 c、太陽(yáng)能電池 d、電鈴4、城市馬路的十字路口都安裝了紅綠指示燈，其原理如右圖，開(kāi)關(guān)與 接觸時(shí)，提示行人可行走；開(kāi)關(guān)與 接觸時(shí)，提示行人停止行走5、般發(fā)光二極管正常工作電流約為10ma，但電流達(dá)到3ma就可以發(fā)光但通過(guò)的電流過(guò)大會(huì)燒壞發(fā)光二極管，使用時(shí)常 一個(gè)電阻如圖，設(shè)電源電壓為3v，發(fā)光二極管導(dǎo)電時(shí)的電阻約為250，則限流電阻阻值約為 。 6、家用電器中常用發(fā)光二極管作電源指示燈，為什么不用燈泡來(lái)顯示呢？7、想一想，如何探究小紅設(shè)計(jì)的電動(dòng)機(jī)能正反轉(zhuǎn)的電路如右圖，操作時(shí)發(fā)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向不易確定請(qǐng)你利用發(fā)

8、光二極管幫助小紅解決這個(gè)問(wèn)題畫(huà)出相應(yīng)電路圖交流園地參考答案：1、a 2、b 3、c 4、a b 5、串聯(lián) 50 6、因?yàn)榘l(fā)光二極管工作電壓低，工作電流小，響應(yīng)速度快，消耗電能少 7、課外空間1、半導(dǎo)體成為環(huán)保節(jié)能新能源家電中的冰箱、空調(diào)等制冷設(shè)備，耗電量大、使用性能差，對(duì)環(huán)境造成了污染，現(xiàn)代科技能解決這一問(wèn)題嗎?運(yùn)用半導(dǎo)體技術(shù)進(jìn)行家電制冷，將消除由生產(chǎn)工藝帶來(lái)的環(huán)境污染，同時(shí)也大大的節(jié)約了能源。大功率半導(dǎo)體制冷的“能源組件”和“雙內(nèi)循環(huán)”技術(shù)，是家電制冷的柱心大功率半導(dǎo)體能源組件是以半導(dǎo)體為基本材料，經(jīng)一系列相關(guān)技術(shù)和器件組合而成的潔凈的能源產(chǎn)品。能源組件功率強(qiáng)大，不僅能制冷，還能制熱與發(fā)電，

9、使其能夠生產(chǎn)出半導(dǎo)體熱水器、冰箱、空調(diào)和發(fā)電器等一大批民用產(chǎn)品用能源組件制成的產(chǎn)品具有環(huán)保、節(jié)能、安全、耐用、價(jià)格低、體積小、重量輕等優(yōu)點(diǎn)。2、半導(dǎo)體與半導(dǎo)體工業(yè)隨著信息技術(shù)和通訊基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的發(fā)展以及對(duì)普通消費(fèi)產(chǎn)品需求的增加，中國(guó)對(duì)半導(dǎo)體產(chǎn)品尤是集成電路的需求急劇增加。下圖是中國(guó)半導(dǎo)體按應(yīng)用領(lǐng)域劃分的市場(chǎng)分布情況。各種對(duì)中國(guó)半導(dǎo)體市場(chǎng)的評(píng)估結(jié)果的調(diào)研數(shù)據(jù)表明：中國(guó)進(jìn)口的半導(dǎo)體的金額大約為：1996年50一70億美元，1997年80億美元1999年，中國(guó)的芯片銷售總值達(dá)86億美元，約占世界半導(dǎo)體市場(chǎng)的59。19992001年，中國(guó)的芯片購(gòu)買能力將以每年33的速度增長(zhǎng)到2010年，中國(guó)可以期望成為僅決于美國(guó)的世界第二大半導(dǎo)體市場(chǎng)。半導(dǎo)體制造業(yè)是中國(guó)電子工業(yè)最薄弱的環(huán)節(jié)。與發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)的半導(dǎo)體工業(yè)擁有尖端精密的制造設(shè)備不同，中國(guó)的半導(dǎo)體工業(yè)仍然主要由生產(chǎn)率和加工技術(shù)相對(duì)低下的小規(guī)模制造企業(yè)組