例析半导体、超导体的应用河北王静一. 利用半导体的特性解题用半导体材料制成的热敏电阻具有热敏特性，用半导体材料制成的光敏电阻具有光敏特性，掌握其特性是分析传感器原理或自动装置原理的基础。
同时还要知道二极管的单向导电性。
例1. 家用电饭煲中的电热部分是在电路中串联一个PTC（以钛酸钡为主要材料的热敏电阻器），其电阻率随温度变化的规律如图所示，由于这种材料具有发热和控温双重功能，能使电饭煲自动地处于煮饭和保温状态。
（1）通电前材料的温度低于t1，通电后，电压保持不变，它的功率是（）A. 先增大后减小B. 先减小后增大C. 达到某一温度后功率不变D. 功率一直在变化（2）当其产生的热量与散发的热量相等时，温度保持在（）A. t1B. t2C. t1到t2之间的某个温度上D. 大于t2的某个温度上解析：当电饭煲内的温度从0升高到t1的过程中，热敏电阻的电阻率随着温度的升高而减小，则电阻也随着温度的升高而减小，而加在电饭煲上的电压保持不变，由可知，在此过程中电饭煲的发热功率P1随着温度的升高而增大，当温度达到t l时，发热功率达到最大。
温度从t1到t2的过程中，随着温度的升高电阻率增大，电阻也随之增大，则可知发热功率减小；而温度越高，其温度与外界的温差就越大，电饭煲的散热功率P2越大。
因此，在这之间的某一温度发热功率等于散热功率，即达到保温状态。
设此温度为t3；当t<t3时，P1>P2，使温度自动上升到t3；当t>t3时，P2>P1，会使电饭煲内的温度自动降为t3，实现自动保温效果。
答案：（1）AC （2）C二. 关于超导体的特点及其应用超导体的主要特点是：零电阻性、完全抗磁性。
例2. 下列说法中正确的是（）A. 任何物质的温度降到某一值时都会出现电阻突然为零的现象B. 转变温度低于液氦温度（4.2K）的超导体叫低温超导体；转变温度高于液氦温度的超导体叫高温超导体C. 高温超导体可以广泛应用于实际中D. 超导体的主要特性是零电阻性，因此当把这种材料用来远距离输电时能避免电能损失解析：大多数金属、合金及其氧化物都会出现超导现象，但不是任何物质都会出现超导现象，A项错误；转变温度高于液氦温度（77K）的超导体叫高温超导体，B项错误；高温超导体目前的最高转变温度为125K，相当于-148℃，与室温相比还是极低的，因而还不能应用于实际，C项错误；超导体的主要特性是零电阻性，即电流在其间流动时不受任何阻碍，不会因发热而损失电能，故D项正确。
导体和半导体电阻率随温度变化趋势导体和半导体的电阻率随温度变化趋势引言：电阻率是表征材料导电性能的一个重要指标，了解材料的电阻率随温度的变化趋势对于各种电器电子设备的性能设计具有重要意义。
在导体和半导体中，随温度的变化，电阻率表现出不同的特点和规律。
本文将深入探讨导体和半导体的电阻率随温度变化的趋势及影响因素，以及对于材料性能和电子器件性能设计的意义。
一、导体的电阻率随温度的变化趋势导体是一种电阻率较低的材料，其电阻率随温度的变化主要受材料本身的特性和电子散射机制的影响。
1. 金属导体的电阻率随温度的变化趋势金属导体的电阻率随温度的升高而增大，呈现正温度系数。
这是因为在金属导体中，电流是由自由电子携带的。
随温度升高，电子与晶格中的离子碰撞增多，使得电子的平均自由程减小，电阻增大。
根据经验公式R=R0(1+αT)，其中R0为参考温度下的电阻，α为温度系数，T为温度。
金属导体的温度系数一般取正值。
2. 超导体的电阻率随温度的变化趋势超导体是指在低温下，当温度降到超导临界温度以下时，具有由电子对成对的特性，电阻为零的材料。
超导体的电阻率随温度的变化趋势呈现反常的特点。
在超导状态下，电阻率为零；当温度上升接近超导临界温度时，电阻率会突然增大，呈现正温度系数。
这是因为，在超导临界温度附近，电子对的配对破裂，导致电子与晶格的散射增大，使得电阻出现。
二、半导体的电阻率随温度的变化趋势半导体是介于导体和绝缘体之间的材料，其电阻率随温度的变化与导体有很大不同。
半导体的导电能力主要是通过载流子（电子和空穴）传导实现的。
1. N型半导体的电阻率随温度的变化趋势N型半导体是指掺杂有电子提供浓度远大于空穴的半导体材料。
在N型半导体中，电子的浓度和能级随温度的升高而增大，增加了电流的可用携带者，电阻率降低。
因此，N型半导体的电阻率随温度的升高呈现负温度系数。
通常用经验公式R=R0 exp(βT)来描述N 型半导体的电阻率与温度的关系，其中R0为参考温度下的电阻，β为温度系数。
教学设计:高中课程标准.物理（人教版）选修3-1主备人:赵兴泉学科长审查签名:（一）内容及解析1、内容:本节主要介绍半导体和超导现象的简单知识。
2、解析:这一节要使学生知道半导体的光敏性、热敏性和单向导电性,知道超导现象及其在实际生活中的应用。
（二）目标及其解析1、知道导体、绝缘体和半导体的概念,并能从电阻率的角度区分它们.2、了解半导体的热敏特性、光敏特性和单向导电性.3、了解半导体和超导的应用思考题1. 晶体二极管是用什么材料制成的？它的主要特点是什么？思考题2.你对转变温度是如何理解的？解析:导体、绝缘体和半导体是从电阻率的角度加以区分它们。
半导体光敏性和热敏性是值在光照和温度升高时电阻变小,知道超导的应用,了解超导的发展。
（三）教学问题诊断分析1、学生在学习知识过程中,初中知识没有学好或遗忘,2、半导体的单向导电性学生不容易理解。
3、超导中的转变温度学生也容易忘记。
（四）、教学支持条件分析为了加强学生对这部分知识的学习,帮助学生克服在学习过程中可能遇到的障碍,本节课要对反复讲解帮助学生记忆。
（五）、教学过程设计1、教学基本流程复习上节内容→本节学习要点→半导体→超导及其应用→练习、小结2、教学情景问题1绝缘体、半导体、超导体分别是怎样定义的？设计意图:知道绝缘体、半导体、超导体是从导电性能上区分的问题2从课本中给出的导体、绝缘体和半导体的电阻率数值上,你有什么发现？设计意图:引导学生看表格找规律。
问题3什么称之为热敏特性？光敏特性？单向导电性？设计意图:知道知道半导体的特点问题4半导体、超导体主要应用在那些方面？设计意图:知道半导体、超导体主要应用例题1. 在自动恒温箱中,某种半导体材料的电阻率与温度的关系如图所示,已知这种材料具有发热和控温双重功能,下列判断正确的是:①通电前材料温度低于t 1,通电后,电压保持不变,它的功率（AC ）A．先增大后减小B．先减小后增大C．达到某一温度后功率不变D．功率一直在变化②当其产生热量跟散失热相等时,温度保持在（C ）A．t1B．t2C．t1至t2间某值D．大于t2的某值【变式】下列方法中可能使半导体电阻率发生改变的是:（）A．改变半导体的温度B．改变半导体的长度C．改变半导体的光照情况D．在半导体中加入其他微量杂质【变式】下列说法中错误的是（）A．超导体的电阻总为零B．所有物质都有超导现象C．超导体可以自身产生电流D．当温度降低到绝对零度以下,才会出现超导现象设计意图:巩固半导体和超导的基本概念（六）、目标检测1. 关于电阻率,下列说法正确的是（）A.电阻率是表征材料导电性能好坏的物理量,电阻率越大,其导电性能越好B.各种材料的电阻率都与温度有关,金属的电阻率随温度升高而增大C.所谓超导体,当其温度降低到接近绝对零度的某个临界温度时,它的电阻率突然变为零D.某些合金的电阻率几乎不受温度变化的影响,通常都用它制作标准电阻2. 用半导体材料制成的电阻可以作为热敏电阻,那么当温度升高时,该热敏电阻的阻值一定（）A．增大B．减小C．不变D．都有可能3．在图所示的光敏特性实验中,通过遮挡光敏电阻的光照量来改变其阻值,观察欧姆表的示数变化。
导体超导体半导体导体、超导体和半导体是物理学中三类非常重要的材料。
它们的特点和应用非常不同，本文将会从物理特性、制备方法和应用等方面详细解析这三种材料。
导体是指能够传导电流的物质，其中金属是最常见的导体。
电流通过导体时，电子在普通情况下受到碰撞而损失能量，这就是电阻。
电阻是造成导体中电传导损失的原因。
导体的导电性质可以用电导率来表示，电导率越大，导体的导电性能就越好。
导体还有诸如良好的热导性、延展性和塑性等特性，在工业和生活中得到广泛的应用，例如电线、电路板等。
超导体与导体不同，它们在低温下（通常在−273°C的液氦温度下）表现出完美的导电性质，电阻会降至零。
这意味着电流可以在超导体中无耗散地自由流动，在这种状态下，超导体可以抵消导线等其他组件中的电阻和磁阻，并为电力传输和储存提供更高效的方法。
但是，超导体的制备非常困难，需要极低的温度和高超导材料的纯度才能保证超导效应。
半导体介于导体和绝缘体之间，它们在纯度方面比导体高，但仍然不足以自由地传导电流。
半导体在热、光、机械和电场的影响下展现出复杂的电学性质，这些性质取决于掺杂了哪些杂质和使用了哪种材料，以及该材料的温度和磁场等因素。
半导体在电子学设备中有广泛的应用，例如计算机芯片、太阳能电池板和光电器件等。
三种材料的制备方法也不同。
导体的制备相对简单，最常见的方法是从矿石中提取金属，通过精小、轧制和拉伸等加工方法得到所需的形状和尺寸。
超导体的制备方法包括固态反应、熔融法和化学制备等，这些方法可以获得纯度高、结晶良好的超导材料。
半导体的制备通常采用超纯化工艺、电子束加工和掺杂等方法，以期获得特定杂质浓度、结构和电学性质的半导体材料。
最后，三种材料在各自领域中的应用也非常广泛。
导体在工业和生活中用于制造电线、电路板、金属器具等等。
超导体在磁共振成像、磁悬浮列车和超导电路等领域中发挥了重要作用。
半导体则广泛应用于电子设备、计算机、半导体激光器和光电器件等领域。
