164480_半導(dǎo)體與超導(dǎo)體_李宇端

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1、導(dǎo)體的電阻和哪些因素相關(guān)呢？金屬的電阻率一般隨溫度如何變化?金屬的電阻率一般隨溫度升高而升高。一、半導(dǎo)體半導(dǎo)體的物理特征：ρ值隨溫度的變化呈現(xiàn)“反?！币?guī)律導(dǎo)電性界與導(dǎo)體和絕緣體之間鍺、硅、砷化鎵、銻化銦等材料二、半導(dǎo)體的微觀結(jié)構(gòu)特征半導(dǎo)體的物理特性是有它們的微觀特性造成的。原來(lái)，組成這些物質(zhì)的化學(xué)鍵一般都是共價(jià)鍵，由于共價(jià)鍵的穩(wěn)固程度界于離子鍵和金屬鍵之間，這樣，價(jià)電子從外界獲得能量后，比較容易克服共價(jià)鍵的束縛而成為自由電子。當(dāng)有外電場(chǎng)存在時(shí)，價(jià)電子移動(dòng)，同時(shí)造成“空穴”（正電）的反向移動(dòng)，我們通常說(shuō)，半導(dǎo)體導(dǎo)電時(shí)，存在兩種載流子。常態(tài)下，半導(dǎo)體中的載流子濃度是非常低的。最典型的半

2、導(dǎo)體是硅。二、半導(dǎo)體的微觀結(jié)構(gòu)特征半導(dǎo)體一般是四價(jià)的，如果在半導(dǎo)體摻入三價(jià)元素，共價(jià)鍵中將形成電子缺乏的局面，使“空穴”載流子顯著增多，形成P型半導(dǎo)體。典型的P型半導(dǎo)體是硅中摻入微量的硼。如果摻入五價(jià)元素，共價(jià)鍵中將形成電子多余的局面，使電子載流子顯著增多，形成N型半導(dǎo)體。典型的N型半導(dǎo)體是硅中摻入微量的磷。如果將P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體燒結(jié)，由于它們導(dǎo)電的載流子類型不同，將會(huì)隨著組合形式的不同而出現(xiàn)一些非常獨(dú)特的物理性質(zhì)。二、半導(dǎo)體的特性和應(yīng)用1、熱敏性2、光敏性應(yīng)用——照相機(jī)自動(dòng)測(cè)光、光電控制、室內(nèi)光線控制、光控開(kāi)頭光控?zé)簟㈦娮油婢?。?yīng)用——測(cè)溫控溫電路、過(guò)熱保護(hù)電路、孵育箱、電

3、風(fēng)扇、電熱水器、電熱毯、節(jié)能燈、取暖器、延遲器、壓縮機(jī)、彩電、彩顯、過(guò)流保安、液位控制超導(dǎo)體1、超導(dǎo)現(xiàn)象在20世紀(jì)初，金屬導(dǎo)電理論認(rèn)為：金屬電阻隨溫度降低而減小，同電子運(yùn)動(dòng)隨溫度的變化規(guī)律一致。按這種理論，溫度降到絕對(duì)零度時(shí)電子將“凝聚”在原子上，電阻為極大，金屬會(huì)成為絕緣體。1908年，荷蘭萊頓大學(xué)的卡茂林-昂尼斯首次實(shí)現(xiàn)氮的液化，獲得了4.2K(-268.8℃)的低溫，為研究低溫條件下物質(zhì)導(dǎo)電創(chuàng)造了條件。1911年，卡茂林-昂尼斯發(fā)現(xiàn)，將汞冷卻到-268.98℃時(shí)，汞的電阻突然消失；后來(lái)他又發(fā)現(xiàn)許多金屬和合金都具有與上述汞相類似的低溫下失去電阻的特性。1913年，卡茂林-昂尼斯

4、在諾貝爾領(lǐng)獎(jiǎng)演說(shuō)中指出：低溫下金屬電阻的消失“不是逐漸的，而是突然的”，“水銀在4.2K進(jìn)入了一種新?tīng)顟B(tài)，由于它的特殊導(dǎo)電性能，可以稱為超導(dǎo)態(tài)。”2、超導(dǎo)技術(shù)的應(yīng)用超導(dǎo)技術(shù)的應(yīng)用十分廣泛，涉及輸電、電機(jī)、交通運(yùn)輸、微電子和電子計(jì)算機(jī)、生物工程、醫(yī)療、軍事等領(lǐng)域，這種新技術(shù)軍民兼用，可研制出“雙重”產(chǎn)品，將獲得極大的社會(huì)效益和軍事效益。①在電力工程方面的應(yīng)用超導(dǎo)發(fā)電機(jī)，擁有兩萬(wàn)千瓦的功率超導(dǎo)輸電在原則上可以做到?jīng)]有焦耳熱的損耗，因而可節(jié)省大量能源；用超導(dǎo)線圈儲(chǔ)存能量在軍事上有重大應(yīng)用，超導(dǎo)線圈用于發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)可以大大提高工作效率、降低損耗，從而導(dǎo)致電工領(lǐng)域的重大變革.②超導(dǎo)技術(shù)在交

5、通運(yùn)輸方面的應(yīng)用動(dòng)用超導(dǎo)體產(chǎn)生的強(qiáng)磁場(chǎng)可以研制成磁懸浮列車，車輛不受地面阻力的影響，可高速運(yùn)行，車速達(dá)500km/h以上，若讓超導(dǎo)磁懸浮列車在真空中運(yùn)行，車速達(dá)1600km/h，利用超導(dǎo)體制成無(wú)摩擦軸承，用于發(fā)射火箭，可將發(fā)射速度提高3倍以上.超導(dǎo)電磁動(dòng)力船③超導(dǎo)技術(shù)在電子工程方面的應(yīng)用用超導(dǎo)技術(shù)制成各種儀器，具有靈敏度高、噪聲低、反應(yīng)快、損耗小等特點(diǎn)，如用超導(dǎo)量子干涉儀可確定地?zé)帷⑹?、各種礦藏的位置和儲(chǔ)量，并可用于地震預(yù)報(bào).超導(dǎo)量子干涉儀④超導(dǎo)技術(shù)在生物醫(yī)療方面的應(yīng)用超導(dǎo)磁體在醫(yī)學(xué)上的重要應(yīng)用是核磁共振成像技術(shù)，可分辨早期腫瘤癌細(xì)胞等，還可做心電圖，腦磁圖、肺磁圖，研究氣功原理

6、等.核磁共振斷層掃描儀與人體斷層掃描圖