半導(dǎo)體與超導(dǎo)體

1、半導(dǎo)體與超導(dǎo)體第1頁，共18頁，2022年，5月20日，1點31分，星期二1.半導(dǎo)體不宜制作（ ） A電阻 B導(dǎo)線 C晶體三極管 D集成電路2.用超導(dǎo)體不能制作的電器有（ ） A電爐 B發(fā)電機 C電動機 D計算機3.若在常溫下的超導(dǎo)體能研制成功，它適于做以下哪些元件（ ）A保險絲 B輸電線 C電爐絲 D電磁鐵4.街道旁的路燈要求夜晚亮、白天熄，利用了半導(dǎo)體的（ ） A壓敏性 B光敏性 C熱敏性 D三種特性都有答案：B A BD B第2頁，共18頁，2022年，5月20日，1點31分，星期二半導(dǎo)體 一、半導(dǎo)體 1.概念：導(dǎo)電性能介乎導(dǎo)體和絕緣體之間，它們 的電阻比導(dǎo)體大得多，但又比絕緣體小得多.

2、這 類材料我們把它叫做半導(dǎo)體. 2.半導(dǎo)體材料:鍺、硅、砷化鎵等，都是半導(dǎo)體. 3. 半導(dǎo)體的電學(xué)性能: 例如：光敏電阻、熱敏電阻、壓敏電阻. 第3頁，共18頁，2022年，5月20日，1點31分，星期二（一）半導(dǎo)體的原理能帶：晶體是電子所處的能量狀態(tài)將由孤立原子中的一系列能級變?yōu)橐幌盗械哪軒А５?頁，共18頁，2022年，5月20日，1點31分，星期二半導(dǎo)體的分類和制備技術(shù)按化學(xué)組成分元素半導(dǎo)體無機化合物半導(dǎo)體有機化合物半導(dǎo)體非晶體半導(dǎo)體與液態(tài)半導(dǎo)體固溶體半導(dǎo)體超晶格半導(dǎo)體幾種制備技術(shù)：分子束外延技術(shù)（MBE）金屬有機化學(xué)汽相淀積技術(shù)半導(dǎo)體微結(jié)構(gòu)材料生長和精細加工相結(jié)合的制備技術(shù)應(yīng)變自組裝納

3、米量子點線結(jié)構(gòu)生長技術(shù)第5頁，共18頁，2022年，5月20日，1點31分，星期二（二）半導(dǎo)體硅材料 目前估計世界上 95 以上的半導(dǎo)體器件是用硅制成的。其原因：一是由于硅在地殼中的含量很高，占地殼總重量的 27 7 ，成本低廉；二是因為硅禁帶寬度較大，硅摻雜后做成的器件隨溫度變化比鍺等半導(dǎo)體材料小得多，因此器件性能較穩(wěn)定；三是硅機械強度高，結(jié)晶性好，其提煉和制成單晶的工藝較成熟，可以拉制出直徑達 30 厘米的大尺寸單晶。 第6頁，共18頁，2022年，5月20日，1點31分，星期二（三）半導(dǎo)體的應(yīng)用第7頁，共18頁，2022年，5月20日，1點31分，星期二熱敏溫度計光電計時器稱重計發(fā)光二極

4、管第8頁，共18頁，2022年，5月20日，1點31分，星期二二、半導(dǎo)體的發(fā)展史1.半導(dǎo)體的發(fā)現(xiàn) 1833年，英國巴拉迪首次發(fā)現(xiàn)硫化銀的溫度電阻 特性 1839年，法國的貝萊克爾發(fā)現(xiàn)光生伏特效應(yīng) 1874年，德國的布勞恩發(fā)現(xiàn)了整流效應(yīng) 1873年，英國的史密斯發(fā)現(xiàn)了光電導(dǎo)效應(yīng) 1947年被貝爾實驗完成總結(jié)光生伏特的電池應(yīng)用Russell Ohl第9頁，共18頁，2022年，5月20日，1點31分，星期二光伏特性應(yīng)用太陽能的應(yīng)用第10頁，共18頁，2022年，5月20日，1點31分，星期二超導(dǎo)體1.概念： 一些物質(zhì)當溫度下降到某一溫度時，電阻會變?yōu)榱悖@種現(xiàn)象叫做超導(dǎo)現(xiàn)象. 能夠發(fā)生超導(dǎo)現(xiàn)象的物

5、質(zhì)，叫做超導(dǎo)體. 2超導(dǎo)體的優(yōu)缺點： 如果超導(dǎo)體能應(yīng)用于實際會降低輸電損耗，提高效率及在其他方面給人類帶來許多好處. 目前超導(dǎo)體還只應(yīng)用在科學(xué)實驗和高新技術(shù)中,這是因為一般的金屬或合金的超導(dǎo)臨界溫度都較低3. 我國的超導(dǎo)體研究： 我國的超導(dǎo)體研究工作走在世界的前列，目前已找到超導(dǎo)臨界溫度達132K的超導(dǎo)材料. 第11頁，共18頁，2022年，5月20日，1點31分，星期二超導(dǎo)的發(fā)現(xiàn)：1911年，荷蘭 科學(xué)家卡末林昂內(nèi)斯(Heike Kamerlingh-Onnes)用液氦冷卻汞，當溫度下降到4.2K（268.95）時，水銀的電阻完全消失，這種現(xiàn)象稱為超導(dǎo)電性，此溫度稱為臨界溫度。 根據(jù)臨界溫度

6、的不同，超導(dǎo)材料可以被分為：高溫超導(dǎo)材料和低溫超導(dǎo)材料1。但這里所說的高溫，其實仍然是遠低于冰點0的，對一般人來說算是極低的溫度。 第12頁，共18頁，2022年，5月20日，1點31分，星期二超導(dǎo)的零電阻現(xiàn)象將超導(dǎo)體冷卻到某一臨界溫度（TC）以下時電阻突然降為零的現(xiàn)象稱為超導(dǎo)體的零電阻現(xiàn)象。 不同超導(dǎo)體的臨界溫度各不相同。例如，汞的臨界溫度為4.15K（K為絕對溫度，0K相當于零下273），而高溫超導(dǎo)體YBCO的臨界溫度為94K 第13頁，共18頁，2022年，5月20日，1點31分，星期二超導(dǎo)的麥斯納效應(yīng) 1933年，荷蘭的邁斯納和奧森菲爾德共同發(fā)現(xiàn)了超導(dǎo)體的另一個極為重要的性質(zhì)，當金屬處

7、在超導(dǎo)狀態(tài)時，這一超導(dǎo)體內(nèi)的磁感應(yīng)強度為零，卻把原來存在于體內(nèi)的磁場排擠出去。對單晶錫球進行實驗發(fā)現(xiàn)：錫球過渡到超導(dǎo)態(tài)時，錫球周圍的磁場突然發(fā)生變化，磁力線似乎一下子被排斥到超導(dǎo)體之外去了，人們將這種現(xiàn)象稱之為“邁斯納效應(yīng)”。 第14頁，共18頁，2022年，5月20日，1點31分，星期二當超導(dǎo)體冷卻到臨界溫度以下而轉(zhuǎn)變?yōu)槌瑢?dǎo)態(tài)后，只要周圍的外加磁場沒有強到破壞超導(dǎo)性的程度，超導(dǎo)體就會把穿透到體內(nèi)的磁力線完全排斥出體外，在超導(dǎo)體內(nèi)永遠保持磁感應(yīng)強度為零。 第15頁，共18頁，2022年，5月20日，1點31分，星期二廣闊的超導(dǎo)應(yīng)用分類大電流應(yīng)用:超導(dǎo)的發(fā)電 輸電和儲能電子學(xué)應(yīng)用：超導(dǎo)計算機 超導(dǎo)天線 超導(dǎo)微波抗磁性應(yīng)用：磁懸浮列車 熱核聚變反應(yīng)堆核聚變裝置磁懸浮列車超導(dǎo)微波治療儀第16頁，共18頁，2022年，5月20日，1點31分，星期二超導(dǎo)體的應(yīng)用前景超導(dǎo)材料的零電阻特性可以用來輸電和制造大型磁體。超高壓輸電會有很大的損耗，而利用超導(dǎo)體則可最大限度地降低損耗，但由于臨界溫度較高的超導(dǎo)體還未進入實用階段，從而