1、三、半导体及其应用四、超导及其应用教学目标 1、知道什么是半导体、它的电阻率范围 2、了解半导体的应用 3、知道什么是超导现象，了解相关名词 4、了解超导的历史，知道一些重要的物理事件 5、知道超导的应用，激发勇于探索前沿科技的精神复习引入 复习：通过上一节的学习，我们已经知道，导体的电阻率和哪些因素相关呢？一般的规律又是怎么样的呢？ 和材料、温度相关。材料的规律见 P154表格；金属的电阻率一般是随温度的升高而升高。 从表格，我们可以看出，不同的材料， 值的差异很大（达到百倍）。这种差异会不会更大？， 还会随温度的变化会不会有其它的规律？ 本节我们继续探讨这些问题 1、半导体 首先，在材料方
2、面，测量表明，大部分的金属的 值均在 108m10 6m 之间，大部分的非金属和其它一些绝缘体的 值在 108m1018m 之间。 大家可以计算，一段长 1m、横截面积 1m2的 值为1012m 绝缘体，加上 1V的电压，电流是多大 学生计算 10 12A = 106A 。 这个电流是如此地小，所以通常可以认为 “ 没有电流” 流过绝缘体。 那么，在 值为 105m107m 之间的材料存不存在呢？事实证明，它们是存在的。它们就是锗、硅、砷化镓、锑化铟等材料。 它们的物理特征是：导电性界与导体和绝缘体之间，且 值随温度的变化呈现 “ 反常 ” 规律。我们把这样的材料称为 半导体二、半导体的特性和
3、应用 1、热敏性 *NTC电阻（负温度系数过流保护元件 ） Negative temperature coefficient的简称。负温度系数（ NTC）热敏电阻材料由高纯度过渡金属 Mn、 Cu、 Co、 Ni等元素的氧化物经 1200-1400 高温烧结制成，是一种实际密度接近理论密度的半导体陶瓷。可制作温度传感器，以及 CWF金属壳温控探头、感应器材、测控线路。应用于测量设备、汽车空调和家用空调机、电冰箱、电热水器、沐浴器、影音周边设备、医疗环保、气象、化工、食品、机械、办公室自动化、复印机、手机电池、充电器、体温计、仪器、仪表及温度检测、控制，热敏电阻器及传感器元器件已取代了国外产品。
4、 *还有一类热敏电阻 PTC 电阻 ，又称正温度系数过流保护元件，即元件随着温度升高电阻迅速提高至环境温度下电阻的 106107倍。从而达到保护线路的目的。 热敏电阻应用 PTC热敏电阻在电路控制及传感器中的应用 晶体管温度补偿电路、测温控温电路、过热保护电路、孵育箱、电风扇、彩卷冲洗、开水壶、电热水器、电热毯、日光灯、节能灯、电池冲电、变压器绕阻、取暖器、延迟器、压缩机、彩电、彩显、过流保安、液位控制、电子镇流器、程控交换机、电子元件老化台 PTC热敏电阻在电热器具中的应用： 暖风机、暖房机、干燥机（柜）、滚筒干衣机、干手器、吹风机、卷发器、蒸汽美容器、电饭煲、驱蚊器、暖手器、干鞋器、高压锅
5、、消毒柜、煤油气化炉、电熨斗、电烙铁、塑料焊枪、封口机 PTC热敏电阻在汽车中的应用： 电器过载保护装置、混合加热器、低温启动加热器、燃料加热器、蜂窝状加热器、燃油液位指示器、发动机冷却水温度检测表 ） 2、光敏性 解释可以源于化学键的性质。光敏电阻是一种薄膜的电子元器件，材料一般为环氧树脂，阻值随着光源强度而变化。应用 照相机自动测光、光电控制、室内光线控制、光控音乐 I.C. 、工业控制、光控开头光控灯、电子玩具。 3、二极管的单向导电性 如果将 P型半导体和 N型半导体烧结，由于两种半导体载流子的不同，将形成单向导电性：即 P 接高电势 N接低电势时电流较强（非线性）、 N接高电势 P接
6、低电势时电流较弱（非线性）。 这种特性广泛应用于电子线路中的整流环节。即便是在一些简单的仪器中，也有应用，如打点计时器 4、三极管的放大性 将 P型半导体和 N型半导体烧结成 PNP型组合、 NPN型组合（两个 PN节的厚度不等），再分别从三快材料中引出三根引线，形成三极管。三极管的重要性能是：集电极电流 IC比发射极电流 IE大，而且有一个相对稳定的倍数，所以可以实现发射极对集电极电流的控制作用。我们把这种特性称之为三极管的放大性能。 三极管的放大作用在电子线路中非常重要，我们从外界接受到的信号一般都十分微弱的，只有通过放大，才能为我们所用，这里少不了三极管的功劳。 当然，一个完整的电器，其
7、内部都是由以上提到的各类元件按设计好的电路焊接在电路板上形成的，各元件分工合作，最后才完成了既定的功能。 如果将电阻、电容、二极管、三极管这些元件按照既定的电路连接好，然后 “集成 ”在一块半导体单晶片（主要是硅单晶）上，就形成了 “集成块 ”。这样集成块更方便组成功能更强大的电路。而且，人们对集成电路的研究，已经是它们越来越微型化、功能强大化 我们不敢想象，没有集成电路，一些尖端的应用，如计算机、通讯、军事、航天等，将是多么笨拙和功能低下。 从导电性的角度，我们把材料分为导体、绝缘体，还有半导体。那么，还有没有导电性更为奇特的材料呢？ 金属导体的电阻率一般都会随着温度的升高而升高，随着温度的
8、降低而降低，当温度降到足够低的时候，情形会怎样呢？ 前面我们从理论的角度解释电阻定律时曾经说过，促使电子定向移动的因素是什么？ 学生：电场力。制约电子定向移动的微观因素是什么？ 学生：电子的热运动。 那么我们是不是可以这样认为，当温度足够低，热运动很微弱的时候，电子受到的阻碍作用会非常非常小呢？ 下面大家从事实的角度、历史的角度、材料的角度，还有应用的角度阅读一下教材 P156157的内容，阅读完毕后，请同学们作相关的总结 超导现象： 大多数金属在温度降到某一数值时，都会出现电阻突然降为零的现象 转变温度： 导体由常态转变成超导状态的温度，用 TC表示。 *两种类型的超导体： a、常规金属超导体； b、合金超导体，有两各转变温度，而且在两个转变温度之间，磁效应和电效应会出现 “不一致 ”的情形。
