半導(dǎo)體、超導(dǎo)及其應(yīng)用

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1、半導(dǎo)體、超導(dǎo)及其應(yīng)用福安二中陳玉生1．導(dǎo)體、絕緣體、半導(dǎo)體的區(qū)分的依據(jù)，通常是根據(jù)材料的電阻率的大小來區(qū)分材料電阻率導(dǎo)體半導(dǎo)體絕緣體半導(dǎo)體材料：鍺、硅、砷化鎵、銻化銦等半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能介于導(dǎo)體與絕緣體之間，且半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能受外界條件影響很大，除了溫度外，用光照射半導(dǎo)體，在半導(dǎo)體中摻入微量的其他物質(zhì)，都會使半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能發(fā)生顯著的變化。2．半導(dǎo)體的電阻率變化特點①電阻率不隨溫度的增加而增加，反而隨溫度的增加而減小②半導(dǎo)體的導(dǎo)電的性能可以有外界的條件來控制(如溫度、光照等等)半導(dǎo)體材料的電阻率隨溫度升高而減小，稱為半導(dǎo)體的熱敏特性半導(dǎo)體材料的電阻率隨光照而減少，稱為半導(dǎo)體

2、的光敏特性半導(dǎo)體材料中摻入微量雜質(zhì)也會使它的電阻率急劇變化，稱為半導(dǎo)體的摻雜特性GodSon龍芯（狗剩）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，同電子運動隨溫度的變化規(guī)律一致。按這種理論，溫度降到絕對零度時電子將“凝聚”在原子上，電阻為極大，金屬會成為絕緣體。1908年，荷蘭萊頓大學(xué)的卡茂林-昂尼斯首次實現(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。他發(fā)現(xiàn)幾種金屬導(dǎo)體（鉛、鋁）的電阻率隨溫度降低而減小，直至冷卻到液態(tài)空氣溫度80K時仍維持不變。1911年，卡茂林-昂尼斯發(fā)現(xiàn)，將汞冷卻到-268.98℃時，汞的電阻

3、突然消失；后來他又發(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-昂尼斯在諾貝爾領(lǐng)獎演說中指出：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)入了一種新狀態(tài)，由于它的特殊導(dǎo)電性能，可以稱為超導(dǎo)態(tài)?！边@一發(fā)現(xiàn)引起了世界范圍內(nèi)的震動。在他之后，人們開始把處于超導(dǎo)狀態(tài)的導(dǎo)體稱為超導(dǎo)體。超導(dǎo)體的直流電阻率在一定的低溫下突然消失，被稱作零電阻效應(yīng)。導(dǎo)體沒有了電阻，電流流經(jīng)超導(dǎo)體時就不發(fā)生熱損耗，電流可以毫無阻力地在導(dǎo)線中流動。這樣就能以極小的功率在線圈中通過巨大的電流，從而產(chǎn)生高達(dá)幾特以至幾十特的超強磁場，這是人們長期以來夢寐以

4、求的。三、超導(dǎo)體1．超導(dǎo)現(xiàn)象和超導(dǎo)體：當(dāng)溫度降低到絕對零度附近時，某些材料的電阻率突然減小到無法測量的程度，可以認(rèn)為其電阻率突然變?yōu)榱?，這種現(xiàn)象叫做超導(dǎo)現(xiàn)象，能夠發(fā)生超導(dǎo)現(xiàn)象的物質(zhì)稱為超導(dǎo)體．2．轉(zhuǎn)變溫度TC：材料由正常狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槌瑢?dǎo)狀態(tài)的溫度，叫做超導(dǎo)材料的轉(zhuǎn)變溫度．3.高溫超導(dǎo)4.超導(dǎo)體的兩個基本性質(zhì)（1）、零電阻性遠(yuǎn)距離輸電超導(dǎo)電磁鐵和超導(dǎo)電機(jī)計算機(jī)高溫超導(dǎo)變壓器（2）、抗磁性磁懸浮列車超導(dǎo)磁懸浮5.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(dá)132K的超導(dǎo)材料.6.我國的磁懸浮列車我國第一條磁懸浮列車試驗線在長沙建成通車我國磁懸浮列

5、車駕駛室和車廂內(nèi)部我國第一條磁懸浮列車試驗線上試車情景