半导体和超导体的概念

半导体超导体半导体和超导体是现代电子学和物理学中非常重要的两个概念。

它们分别代表了电子材料中的两种不同的电子行为，即半导体中的电子是部分导体、部分绝缘体，而超导体中的电子则可以在零电阻下流动。

本文将从半导体和超导体的基本概念、性质、应用以及未来发展等方面进行探讨。

一、半导体半导体是介于导体和绝缘体之间的一类电子材料，其电导率介于导体和绝缘体之间。

半导体中的电子主要是由价带和导带组成的，其中价带是指最高的占据态能级，导带是指最低的未占据态能级。

在半导体中，电子的能量不足以跨越带隙，因此不能自由地流动，但是当半导体受到外部激励（如温度、光照、电场等）时，电子就会跃迁到导带中，从而形成了电流。

半导体的性质和应用非常广泛。

首先，半导体可以用于制作各种电子器件，如晶体管、光电二极管、太阳能电池等。

其次，半导体的导电性质可以通过掺杂来改变，即将一些杂质原子引入半导体中，从而改变电子的能带结构。

这种过程被称为掺杂，掺杂后的半导体被称为杂质半导体，其导电性质可以被有效地控制。

最后，半导体的热电性质也非常重要，即在温度差的作用下，半导体可以产生电势差，这种现象被称为热电效应。

热电材料广泛应用于温度测量、能量转换等领域。

二、超导体超导体是一类在低温下具有零电阻和完全反射磁场的电子材料。

超导体的电子行为是由库珀对（即由两个电子组成的复合粒子）的相互作用引起的。

当超导体的温度降低到临界温度以下时，库珀对开始形成，电子可以在不受阻碍地流动，形成零电阻。

此外，超导体还具有完全反射磁场的性质，即当磁场作用于超导体时，其内部电流可以产生反向磁场，从而抵消外部磁场的影响。

超导体的性质和应用也非常广泛。

首先，超导体可以用于制造高灵敏度的磁场传感器和磁共振成像设备等。

其次，超导体的零电阻性质可以用于制造高效率的电力输送线路和超导电动机等。

此外，超导体还可以用于制造高能物理实验设备、量子计算机等。

尽管超导体的应用领域非常广泛，但是由于其需要低温环境的限制，其实用性还存在一定的局限性。

半导体与超导体的区别半导体是指常温下导电性介于导体和绝缘体之间的材料。

主要的半导体材料有硅、锗、砷化镓、硅锗覆合材料等。

半导体通过电子传导或空穴(电洞)传导的方式传输电流。

其中空穴是为方便理解而假想出来的粒子，实际并不存在。

超导体是在一定温度下电阻几乎完全消失的物体。

导体的电阻消失（在仪器测量的精度内，电阻为零）的现象被称为超导现象。

具有超导现象的材料被称为超导体，而对应于某一超导体电阻突然消失的温度被称为该材料的超导临界转变温度，一般用tc来表示。

超导体有两个基本特性。

超导体的基本特性之一是零电阻；超导体的另一个基本特性是完全抗磁性。

也就是说超导体在处于超导状态时，可以完全排除磁力线的进入。

即迈斯纳效应。

导体是能电离的物体，半导体是在一定条件下能电离的物体，绝缘体是不能被电离的物体，超导体是能被完全电离的物体。

在超低温之下，物体电荷之间的吸力骤减，电子更容易被电离，有的物体甚至能被完全电离，这就是超导了。

在高温条件下，许多物质电荷之间的吸力减弱，就像磁铁在高温下吸力减弱一样，能不能在高温区寻找超导呢？也许比较困难，温度低了电子不能被完全电离，温度高了导线就熔化了，当然液体也可以作为导体。

从理论上来说，常温下质子与电子结合最紧密，不可能存在超导，否则以原子为基础的物质就不能形成。

在超低温和超高温，质子与电子的结合都比较松散，这是形成超导的条件。

不过在超高温条件下电流能否形成，这是需要实验进行验证的，不妨让电流通过液态铁试试。

半导体有，做成二极管，三极管，然后组成逻辑电路，好象有一个逻辑电路叫什么的，给忘了，然后那个电路有记忆功能。

超导就不清楚了，因为维持那东西，现在一般都是在低温，技术还不成熟。

不过就只知道，如果把他组成环行，通电，电流不做工的话，可以保存在里面，这也算记忆吧。

半导体和超导体都是物质的两种不同状态，它们的主要区别如下：定义范围。

半导体是指常温下导电性能介于导体与绝缘体之间的材料。

第14讲电阻1.了解常见的电阻器的阻值、单位及换算；2.理解电阻是导体对电流的阻碍作用；3.理解影响电阻大小的因素；4.了解半导体材料和超导现象。

一、电阻1.探究导体对电流的阻碍作用【实验过程】如图所示，把长短、粗细相同的铜丝（或锰铜合金丝）和镍铬合金丝分别接入电路，闭合开关，观察电路中小灯泡的亮度和电流表示数。

【实验现象】当把铜丝接入电路时，闭合开关，电流表示数较大，小灯泡较亮；当把镍铬合金丝接入电路时，闭合开关，电流表示数较小，小灯泡较暗。

【实验分析】在相同电压下，通过铜丝的电流较大，表明铜丝对电流的阻碍作用较小；通过镍铬合金丝的电流较小，表明镍铬合金丝对电流的阻碍作用较大。

【实验结论】导体在导电的同时，对电流也有一定的阻碍作用，且不同导体对电流阻碍作用不同。

2.电阻（1）概念：在物理学中，用“电阻”来表示导体对电流的阻碍作用的大小；（2）符号：通常用“R”表示电阻；（3）单位及换算关系：在国际单位制中，电阻的单位是“欧姆”，简称“欧”，符号是“Ω”。

常用单位有千欧（kΩ）、兆欧（MΩ）。

换算关系：1MΩ=103kΩ，1kΩ=103Ω。

（4）常见物品的电阻值（5具有一定电阻值的元件叫做电阻器，也叫定值电阻，简称电阻。

在电路中的符号是“”。

（6）对电阻的理解【特别提醒】从电流的形成理解导体的电阻导体一方面由于内部有大量的可自由移动的电荷二具备导电能力，另一方面由由于自身结构及电荷间的相互作用二对电流产生一定的阻碍作用。

由此可知，导体具有两面性-既能导电，又对电流有一定的阻碍作用。

从这个意义上说，导体和绝缘体的区别实际上就是电阻大小的不同。

二、影响电阻大小的因素（1）探究电阻的大小与导体的材料、长度、横截面积是否有关，涉及的因素较多，应采用控制变量法涉及实验过程。

①选取材料、粗细相同，而长度不同的镍铬合金丝，分别接入电路中（如图所示），观察电流表示数的变化情况，探究电阻大小与导体长度的关系。

②选取材料、长度相同而粗细不同的镍铬合金丝，分别接入电路中，观察电流表示数的变化情况，探究电阻大小与导体横截面积的关系。

高三物理 欧姆定律、电阻定律、半导体、超导体及应用 知识精讲 通用版【本讲主要内容】欧姆定律、电阻定律、半导体、超导体及应用1. 知道形成电流的条件，理解电流的概念。

2. 理解欧姆定律的内容和适用条件。

3. 理解电阻定律的内容、公式，电阻率的意义、线性元件及非线性元件。

4. 知道半导体、超导体及其应用。

【知识掌握】【知识点精析】1. 电流（1）定义：电荷的定向移动形成电流。

电荷指自由电荷，金属导体中指自由电子的定向移动，电解质溶液中指正负离子同时向相反方向的运动。

（2）形成电流的条件：导体两端存在电压。

其一要有自由电荷；其二要有电场。

电源的作用就是保持导体两端的持续的电压，形成持续的电流。

（3）电流的方向：规定正电荷定向移动的方向为电流的方向。

如果电流是靠自由电子的定向移动形成的，则电流的方向和自由电子的定向移动方向相反。

（4）电流强度：通过导体某横截面的电荷量Q 跟通过这些电荷量所用时间t 的比值叫电流强度，简称电流。

定义式tQ I =，其中Q 是通过导体横截面的电量 。

（5）单位：安培（A ）是国际单位制的基本单位之一 A 10mA 10A 163μ==。

（6）方向不随时间改变的电流叫直流；方向和强弱都不随时间改变的电流叫恒定电流。

（7）电流的微观本质：如图是粗细均匀的一段长为L 的导体，两端加上一定的电压，导体中的自由电荷沿导体定向移动的速率为V ，设导体的横截面积为S ，导体每单位体积内的电荷数为N ，每个自由电荷的电荷量为q 。

导体中的自由电荷总数为N ＝nSL总电荷量为Q=Nq=nLSq所有这些电荷通过横截面D 所需的时间为v L t =所以导体中的电流nqSv vL nLSq t Q I === 由此可见，从微观上讲，电流决定于导体中单位体积中的自由电荷数目，电荷量，定向移动速度，还与导体的横截面积有关。

2. 欧姆定律（1）内容：导体中的电流跟导体两端的电压成正比，跟导体的电阻成反比，即RU I =。

超导体和半导体材料超导体和半导体材料是现代科技中非常重要的两类材料。

它们在电子学、电磁学和能源等领域都有着广泛的应用。

本文将分别介绍超导体和半导体材料的特性、应用和未来发展。

1. 超导体超导体是指在低温下具有零电阻和完全抗磁性的材料。

超导体的发现远在1911年，自此之后，科学家们不断研究并发现了许多种类的超导体材料。

1.1 特性超导体的最显著特性是其低温下的零电阻。

在超导态下，电流可以在材料内部无损耗地传输，极大地提高了电流传输效率。

此外，超导体还具有完全抗磁性，即可以屏蔽外界的磁场。

1.2 应用超导体在能源传输、磁共振成像、粒子加速器、磁浮交通等方面具有广泛应用。

例如，在能源传输方面，超导体可以用于电力输送线路，提高能源传输的效率。

在磁共振成像中，超导体用于制造高磁场强度的磁体，提高成像的分辨率和灵敏度。

此外，超导体还在科学研究领域扮演着重要角色，如用于粒子加速器和核磁共振实验。

1.3 未来发展虽然超导体在一些特定应用上取得了成功，但其低温运行条件限制了其广泛应用。

因此，科学家们正在寻找高温超导体，以便将其运用到更多领域。

高温超导体能够在接近室温的条件下实现超导态，为超导体应用带来了更多的可能性。

2. 半导体材料半导体材料是指在温度条件下具有介乎于导体和绝缘体之间电导率的材料。

半导体材料的研究和应用可以追溯到20世纪初。

2.1 特性半导体材料的最显著特性是其电导率介于导体和绝缘体之间。

这种特性使得半导体材料可以根据外界条件（如温度、压力）进行控制和调节。

此外，半导体材料还具有光电效应，即光照射时可以发生电子激发和电流流动。

2.2 应用半导体材料在电子学和光电子学领域具有广泛应用。

晶体管是半导体材料最重要的应用之一，它作为电子器件的基本构件，广泛应用于计算机、手机和其他电子设备中。

此外，半导体材料还能够产生光电效应，用于激光器、光电二极管等光电子器件。

2.3 未来发展随着科技的不断进步，半导体材料的研究和应用也在不断发展。

什么是半导体？什么是超导体？半导体和超导体是材料科学领域中两个重要的概念。

它们在电子学、光电子学和量子科学等领域具有重要的应用。

下面将分别介绍半导体和超导体的基本概念、特性以及应用。

什么是半导体？半导体是一类介于导体和绝缘体之间的材料。

在半导体中，电子的运动介于导体和绝缘体之间，即既有可能导电，也有可能阻断电流。

半导体材料包括硅、锗等，它们通常是单晶体或多晶体的形式。

半导体具有以下特性： - 半导体的导电性取决于温度和施加的电场。

- 在半导体中加入杂质可以改变其导电性质，即形成n型半导体和p型半导体。

- 半导体在电子学、光电子学、半导体器件等领域有广泛的应用，如集成电路、光伏电池等。

什么是超导体？超导体是具有完全零电阻和完全抗磁性的材料。

当超导体降至临界温度以下时，电阻变为零，电流可以无限流动。

超导体的特性由Cooper对称性理论解释，即电子之间形成特定的配对状态。

超导体具有以下特性： - 零电阻：在超导体中电子几乎无阻碍地传导，电阻为零。

- 极强抗磁性：超导体在外加磁场下会产生完全的抗磁效应。

- 临界温度：超导体需要降至低温才能展现超导特性，不同超导体具有不同的临界温度。

应用领域半导体和超导体在现代科学技术中有着广泛的应用：- 半导体应用于集成电路、硅光子学、光伏发电等领域。

- 超导体应用于超导磁悬浮、医学成像、电力输送等领域。

总结：半导体和超导体作为材料科学中重要的两类材料，在电子学和量子科学领域中发挥着关键作用。

深入理解半导体和超导体的特性和应用有助于推动未来科学技术的发展。

导体超导体半导体绝缘体导体、超导体、半导体和绝缘体是物质的不同类型，在电子学和固态物理学中起着重要的作用。

它们在电流传导、能量传输和半导体器件等领域都有不同的应用。

在本文中，我们将深入探讨这些材料的特性、应用和区别。

一、导体1. 导体的特性导体是能够良好地传导电子的物质。

它们通常具有以下特性：- 高电导率：导体的电导率（用于衡量其导电能力）非常高，其电子能够轻松地在物质内自由移动。

- 低电阻率：由于电导率高，导体的电阻率很低，这意味着在给定的电压下，电子可以顺畅地通过导体。

- 自由电子：导体中的电子能够脱离原子，并以自由态形式存在。

2. 导体的应用导体在许多领域中都有广泛的应用，包括：- 电线和电缆：导体的高电导率使其成为电线和电缆的理想选择，用于输送电力和数据。

- 电子器件：导体材料如铜和铝在电子器件中起着重要作用，例如电路板和电动机。

- 传感器：某些导体材料具有感应外部环境变化的能力，可作为传感器使用。

二、超导体1. 超导体的特性超导体是在极低温下表现出零电阻的材料。

以下是其主要特性：- 零电阻：在超导态下，电流可以在超导体中无阻力地流动，极大地提高了电流的传导效率。

- 费米液体：超导体中的电子以费米液体的形式存在，其行为和统计特性与常规导体不同。

- 驱动电场：超导体可以抵抗外部驱动电场并排斥磁场的渗透。

2. 超导体的应用超导体的特殊性质使其在以下领域中具有广泛的应用：- 磁共振成像（MRI）：超导体磁体被广泛用于医学成像中，MRI技术得益于超导体的零电阻和强磁场能力。

- 磁悬浮列车：超导磁体的强磁场性质使其成为磁悬浮列车的理想选择，在高速交通中提供无接触的悬浮效果。

- 能源传输：超导体的零电阻特性可用于高效能源传输，例如超导电缆和超导输电线路。

三、半导体1. 半导体的特性半导体是介于导体和绝缘体之间的材料，具有以下特性：- 电导率介于导体和绝缘体之间：半导体的电导率较低，但会随着温度、电场和杂质浓度的变化而改变。

欧姆定律1.欧姆定律的内容：导体中的电流，跟导体两端的电压成正比，跟导体的电阻成反比。

2.欧姆定律的公式：RU I = 3.单位：I---安培（ A ) U------伏特（ V ） R-----欧姆 （Ω ） 4.变形公式：IR U = I U R =5.对欧姆定律的理解说明：（1）仅适用于纯电阻电路（即电流通过用电器工作时，消耗的电能全部转化成内能）；（2）同体性（或同一性）：I 、R 、U 对应的是同一导体或同一段电路，不同导体或不同段电 路不能混用；（3）同时性：I 、R 、U 对应的是同一导体或同一段电路的同一时刻，不同导体或不同段电 路的不同时刻不能混用；（4）同一导体（即R 一定），I 与U 成正比，不能说成U 与I 成正比；同一电压（即U 一定），I 与R 成反比，不能说成R 与I 成反比；（5）IU R =是电阻的计算式，它表示导体或一段电路的电阻可以由U 与I 计算出大小，而电阻是导体本身的一种属性，与导体的U 与I 两个量无关。

（6）运用欧姆定律对动态电路的分析方法：①根据串、并联电路的特点、定义等方法首先判断电路的连接情况；②明确电流表、电压表测哪部分电路；③判断电路的变化是由于开关的通断引起的，还是由于滑动变阻器滑片的移动引起的。

如果是由于开关的通断引起的，就要根据所给条件画出有效电路图，再根据欧姆定律分析电路的变化情况；如果是由于滑动变阻器滑片的移动引起的，要先判断滑动变阻器的哪一部分接入电路中，再根据欧姆定律分析电路的变化情况；导体和绝缘体导体和绝缘体导体：容易导电的物体。

如：各种金属，酸碱盐的水溶液，大地，人体等。

绝缘体：不容易导电的物体。

如：玻璃，陶瓷，橡胶，塑料。

半导体和超导体半导体：导电能力介于导体与绝缘体之间的材料。

如锗、硅、砷化镓。

超导现象：一些物质当温度下降到某一温度时，电阻会变为零，这种现象叫超导现象。

超导体：能够发生超导现象的物质，叫做超导体。

浮力的计算阿基米德原理：F浮=G排推导理解公式：F浮=G排= ρ液gv排适用于液体和气体1、影响浮力大小的因素：只与液体密度及排开液体的体积大小有关（注：与物体密度、物体体积、物体浸入的深度等外界条件无关）2、单位：牛顿（ N ）物体排开液体体积 V排和ρ液的确定（1）关于v排：（1）完全浸没：V排= V物（2）未完全浸没：V排=V入＜V物（3）ρ液是指液体的密度，不要与浸入液体中的物体的密度混淆．物体所受浮力理论上与自身的密度无关．比热容比热容：单位质量的某种物质温度升高（降低）1℃时吸收（放出）的热量。

半导体和超导体的概念半导体和超导体是两种不同类型的材料，它们在物理、化学和工程学领域都有着广泛的应用。

在本文中，我们将详细介绍半导体和超导体的概念，包括它们的特性、应用以及区别。

一、半导体的概念半导体是一种具有介于导体和绝缘体之间电导率的材料。

在晶体结构中，半导体的内部结构呈现出一定的晶格型式，晶格中的原子与空穴之间可形成一些未填满的能带，导致半导体在低温下存在一些导电的激子，这些激子能够在外加电场的作用下自由移动，形成电流，从而实现半导体的导电。

半导体的电子学性质受到温度和掺杂的影响较大。

掺杂指的是在晶格中引入少量的杂质原子，可以影响到半导体的电子状态和电子密度。

常见的半导体包括硅、锗、碳化硅等。

半导体的应用广泛，特别是在电子和计算机领域以及光电器件制造方面。

例如，半导体可以用于制造晶体管、集成电路、光伏电池等。

二、超导体的概念超导体是一种在低温下表现出零电阻电性质的材料。

超导体在超导态下，电流可以无损耗地通过，这意味着超导体可以在永久磁场中保持电流，从而出现磁悬浮、电磁感应等现象。

此外，超导体还具有一些特殊的物理性质，例如在超导态下会导致磁场排斥和超导体磁通量量子化等。

超导体的超导性质是由于其原子内部存在的超导电子对导致的。

超导电子对是两个电子之间的相互作用，包括自旋和电荷结合在一起的“库伦对”，这些电子对在超导体中可以自由移动，从而导致了超导体的超导性质。

超导体的应用也十分广泛。

例如，超导体可以用于制造电感、电缆以及磁共振成像等。

三、半导体和超导体的区别半导体和超导体在物理性质、电性质和温度等方面都存在巨大的差异。

最显著的区别在于它们的导电性质。

半导体在外加电场的作用下会轻微地导电，而超导体则可以在超导态下实现零电阻电导。

另外，半导体和超导体对温度的敏感度也不同。

半导体的电子状态和电导率受到温度和掺杂的影响较大，而超导体的电性质和超导温度极其敏感，很容易受到其材料本身和外部因素的影响。

最后，半导体和超导体在应用方面也截然不同，虽然两者都具有广泛的应用价值，但半导体主要用于制造计算机芯片、晶体管等电子器件，而超导体则主要用于制造电感、磁共振成像等电气设备。

（3）比热容在数值上等于________的某种物质，温度升高____所_______热量。

（或：单位质量的某种物质，温度降低1℃所放出的热量。

）（4）定义式：______________（5）单位：_______________。

（6）比热容是物质的一种_____。

每种物质都有自己的比热容，不同的物质比热容_______。

（7）水的比热容比较大：_________________。

9．热量计算公式：__________。

（1）吸热过程公式：Q吸= cm（t—t0）。

（2）放热过程公式：Q放= cm（t0 —t）。

第十四章内能的利用1．热机：（1）工作原理：_______转化为________。

（2）内燃机的四个冲程：_______——_______——_______——_______（读图）。

（3）内燃机分为汽油机和柴油机两大类。

2．燃料的热值：（1）燃料燃烧的过程：______转化为_______。

燃烧相同质量的不同燃料，放出的热量是不同的。

（2）热值：①定义：某种燃料_____燃烧放出的____与其_____之比，叫做这种燃料的热值。

②热值在数值上等于______某种燃料________燃烧放出的______。

③单位：________。

（3）热机的效率：热机工作时，用来__________的那部分能量，与燃料________放出的能量之比，叫做热机的效率。

（4）不同热机效率比较：蒸汽机＜内燃机，汽油机＜柴油机。

3．能量转化和守恒：（1）在一定条件下，各种形式的能量可以相互转化。

（2）能量守恒定律：能量既________________，也___________，它只会从一种形式_____为其他形式，或者从一个物体_________到其它物体，而在转化和转移的过程中，能量的_____保持不变。

这就是能量守恒定律。

第十五章电流与电路知识点汇总1．电荷：（1）带电：物体有了__________的性质，我们就说物体带了电，或者说带了电荷。

超导体和半导体的区别超导体和半导体的区别1、范围不同，半导体指常温下导电性能介于导体与绝缘体之间的材料。

超导体指在某一温度下，电阻为零的导体。

2、用途不同，半导体在集成电路、通信系统大功率电源转换等领域应用，超导体应用包括超导发电、输电和储能、超导计算机等。

3、导电性能不同，超导体的电阻极小，半导体在一定情况下可以导电，也可以不导电。

超导体基本特性一、完全导电性完全导电性又称零电阻效应，指温度降低至某一温度以下，电阻突然消失的现象。

完全导电性适用于直流电，超导体在处于交变电流或交变磁场的情况下，会出现交流损耗，且频率越高，损耗越大。

二、完全抗磁性完全抗磁性又称迈斯纳效应，“抗磁性”指在磁场强度低于临界值的情况下，磁力线无法穿过超导体，超导体内部磁场为零的现象，“完全”指降低温度达到超导态、施加磁场两项操作的顺序可以颠倒。

三、通量量子化通量量子化又称约瑟夫森效应，指当两层超导体之间的绝缘层薄至原子尺寸时，电子对可以穿过绝缘层产生隧道电流的现象，即在超导体—绝缘体—超导体结构可以产生超导电流。

半导体的基本特性半导体材料除了用于制造大规模集成电路之外，还可以用于功率器件、光电器件、压力传感器、热电制冷等用途;利用微电子的超微细加工技术，还可以制成MEMS(微机械电子系统)，应用在电子、医疗领域。

半导体是指导电性能介于导体和绝缘体之间的材料。

通过掺入杂质来改变其导电性能，人为控制它导电或者不导电以及导电的容易程度。

半导体的四种分类方法1、按化学成分：分为元素半导体和化合物半导体两大类。

锗和硅是最常用的元素半导体;化合物半导体包括第Ⅲ和第Ⅴ族化合物、第Ⅱ和第Ⅵ族化合物、氧化物，以及由Ⅲ-Ⅴ族化合物和Ⅱ-Ⅵ族化合物组成的固溶体。

除上述晶态半导体外，还有非晶态的玻璃半导体、有机半导体等。

2、按制造技术：分为集成电路器件，分立器件、光电半导体、逻辑IC、模拟IC、储存器等大类，一般来说这些还会被分成小类。

3、按应用领域、设计方法分类：按照IC、LSI、VLSI(超大LSI)及其规模进行分类的方法。