半导体与超导体_李宇端PPT教学课件

最20典20/12型/09 的半导体是硅。
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二、半导体的微观结构特征
半导体一般是四价的，如果在半导体掺 入三价元素，共价键中将形成电子缺乏的局 面，使“空穴”载流子显著增多，形成P型 半导体。典型的P型半导体是硅中掺入微量 的硼。如果掺入五价元素，共价键中将形成 电子多余的局面，使电子载流子显著增多， 形成N型半导体。典型的N型半导体是硅中掺 入微量的磷。 如果将P型半导体和N型半导体烧结，由于它 们导电的载流子类型不同，将会随着组合形 式20的20/12不/09 同而出现一些非常独特的物理性质4。
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电阻随温度降低而减小，同电子运动随温度 的变化规律一致。按这种理论，温度降到绝 对零度时电子将“凝聚”在原子上，电阻为 极大，金属会成为绝缘体。
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1908年，荷兰莱顿大学的卡茂林-昂尼斯 首次实现氮的液化，获得了4.2K(-268.8℃) 的低温，为研究低温条件下物质导电创造了 条件。1911年，卡茂林-昂尼斯发现，将汞冷 却到-268.98℃时，汞的电阻突然消失；后来 他又发现许多金属和合金都具有与上述汞相 类似的低温下失去电阻的特性。1913年，卡 茂林-昂尼斯在诺贝尔领奖演说中指出：低温 下金属电阻的消失“不是逐渐的，而是突然 的”，“水银在4.2K进入了一种新状态，由 于它的特殊导电性能，可以称为超导态。”
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超导发电机，拥有两万 千瓦的功率
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②超导技术在交通运输方面的应用 动用超导体产生的强
磁场可以研制成磁悬浮列 车，车辆不受地面阻力的 影响，可高速运行，车速 达500 km/h以上，若让超 导磁悬浮列车在真空中运 行，车速达1600 km/h， 利用超导体制成无摩擦轴 超导电磁动力船 承，用于发射火箭，可将 发射速度提高3倍以上.
造成的。原来，组成这些物质的化学键一般
都是共价键，由于共价键的稳固程度界于离
子键和金属键之间，这样，价电子从外界获
得能量后，比较容易克服共价键的束缚而成
为自由电子。当有外电场存在时，价电子移
动，同时造成“空穴”（正电）的反向移动，
我们通常说，半导体导电时，存在两种载流
子。
常态下，半导体中的载流子浓度是非常低的。
导体的电阻和哪些因素相关呢？
RHale Waihona Puke Baidul
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金属的电阻率一般随温度如何变化?
金属的电阻率一般随温度升高而升高。
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一、半导体
锗、硅、砷化镓、锑化铟等材料 半导体的物理特征：
导电性界与导体和绝缘体之间 ρ值随温度的变化呈现“反常”规律
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二、半导体的微观结构特征
半导体的物理特性是有它们的微观特性
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2、超导技术的应用 超导技术的应用十分广泛，涉及输电、
电机、交通运输、微电子和电子计算机、生 物工程、医疗、军事等领域，这种新技术军 民兼用，可研制出“双重”产品，将获得极 大的社会效益和军事效益 。
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①在电力工程方面的应用
超导输电在原则上 可以做到没有焦耳热的 损耗，因而可节省大量 能源；用超导线圈储存 能量在军事上有重大应 用，超导线圈用于发电 机和电动机可以大大提 高工作效率、降低损耗， 从而导致电工领域的重 大变革.
二、半导体的特性和应用
1、热敏性
应用—— 测温控温电路、过热保护电路、孵育箱、
电风扇、电热水器、电热毯、节能灯、取暖 器、延迟器、压缩机、彩电、彩显、过流保 安、液位控制
2、光敏性
应用——
照相机自动测光、光电控制、室内光线
控2制020/1、2/09 光控开头光控灯、电子玩具。
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超导体
1、超导现象 在20世纪初，金属导电理论认为：金属
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③超导技术在电子工程方面的应用
用超导技术制成各种仪器，具有灵敏度 高、噪声低、反应快、损耗小等特点，如用 超导量子干涉仪可确定地热、石油、各种矿 藏的位置和储量，并可用于地震预报.
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超导 量子 干涉 仪
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