半导体与超导体.ppt

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1、半导体与超导体及其应用组长：组员：1.半导体不宜制作（）A电阻B导线C晶体三极管D集成电路2.用超导体不能制作的电器有（）A电炉B发电机C电动机D计算机3.若在常温下的超导体能研制成功，它适于做以下哪些元件（）A保险丝B输电线C电炉丝D电磁铁4.街道旁的路灯要求夜晚亮、白天熄，利用了半导体的（）A压敏性B光敏性C热敏性D三种特性都有答案：BABDB半导体一、半导体1.概念：导电性能介乎导体和绝缘体之间，它们的电阻比导体大得多，但又比绝缘体小得多.这类材料我们把它叫做半导体.2.半导体材料:锗、硅、砷化镓等，都是半导体.3.半导体的电学性能:例如：光敏电阻、热敏电阻、

2、压敏电阻.（一）半导体的原理能带：晶体是电子所处的能量状态将由孤立原子中的一系列能级变为一系列的能带。半导体的分类和制备技术按化学组成分元素半导体无机化合物半导体有机化合物半导体非晶体半导体与液态半导体固溶体半导体超晶格半导体几种制备技术：分子束外延技术（MBE）金属有机化学汽相淀积技术半导体微结构材料生长和精细加工相结合的制备技术应变自组装纳米量子点线结构生长技术（二）半导体硅材料目前估计世界上95％以上的半导体器件是用硅制成的。其原因：一是由于硅在地壳中的含量很高，占地壳总重量的27．7％，成本低廉；二是因为硅禁带宽度较大，硅掺杂后做成的器件随温度变化比锗等半导体材

3、料小得多，因此器件性能较稳定；三是硅机械强度高，结晶性好，其提炼和制成单晶的工艺较成熟，可以拉制出直径达30厘米的大尺寸单晶。（三）半导体的应用热敏温度计光电计时器称重计发光二极管二、半导体的发展史1.半导体的发现1833年，英国巴拉迪首次发现硫化银的温度电阻特性1839年，法国的贝莱克尔发现光生伏特效应1874年，德国的布劳恩发现了整流效应1873年，英国的史密斯发现了光电导效应1947年被贝尔实验完成总结光生伏特的电池应用RussellOhl光伏特性应用太阳能的应用超导体1.概念：一些物质当温度下降到某一温度时，电阻会变为零，这种现象叫做超导现象.能够发生超导现象

4、的物质，叫做超导体.2．超导体的优缺点：如果超导体能应用于实际会降低输电损耗，提高效率及在其他方面给人类带来许多好处.目前超导体还只应用在科学实验和高新技术中,这是因为一般的金属或合金的超导临界温度都较低3.我国的超导体研究：我国的超导体研究工作走在世界的前列，目前已找到超导临界温度达132K的超导材料.超导的发现：1911年，荷兰科学家卡末林—昂内斯(HeikeKamerlingh-Onnes)用液氦冷却汞，当温度下降到4.2K（﹣268.95℃）时，水银的电阻完全消失，这种现象称为超导电性，此温度称为临界温度。根据临界温度的不同，超导材料可以被分为：高温超导材料

5、和低温超导材料[1]。但这里所说的「高温」，其实仍然是远低于冰点0℃的，对一般人来说算是极低的温度。超导的零电阻现象将超导体冷却到某一临界温度（TC）以下时电阻突然降为零的现象称为超导体的零电阻现象。不同超导体的临界温度各不相同。例如，汞的临界温度为4.15K（K为绝对温度，0K相当于零下273℃），而高温超导体YBCO的临界温度为94K超导的麦斯纳效应1933年，荷兰的迈斯纳和奥森菲尔德共同发现了超导体的另一个极为重要的性质，当金属处在超导状态时，这一超导体内的磁感应强度为零，却把原来存在于体内的磁场排挤出去。对单晶锡球进行实验发现：锡球过渡到超导态时，锡球周围的磁场

6、突然发生变化，磁力线似乎一下子被排斥到超导体之外去了，人们将这种现象称之为“迈斯纳效应”。当超导体冷却到临界温度以下而转变为超导态后，只要周围的外加磁场没有强到破坏超导性的程度，超导体就会把穿透到体内的磁力线完全排斥出体外，在超导体内永远保持磁感应强度为零。广阔的超导应用分类大电流应用:超导的发电输电和储能电子学应用：超导计算机超导天线超导微波抗磁性应用：磁悬浮列车热核聚变反应堆核聚变装置磁悬浮列车超导微波治疗仪超导体的应用前景超导材料的零电阻特性可以用来输电和制造大型磁体。超高压输电会有很大的损耗，而利用超导体则可最大限度地降低损耗，但由于临界温度较高的超导体还未进入

7、实用阶段，从而限制了超导输电的采用。随着技术的发展，新超导材料的不断涌现，超导输电的希望能在不久的将来得以实现。感谢观赏