LED灯

LED是英文lightemittingdiode（发光二极管）的缩写，是一种能够将电能转化为可见光的固态的半导体器件，它可以直接把电能转化为光能，LED的心脏是一个半导体的晶片，半导体晶片由两部分组成，一部分是P型半导体（称为P区），另一部分是N型半导体（称为N区），在P区和N区之间有一个过渡层，称为P﹣N结，整个晶片被环氧树脂封装起来，如图1所示。当电流从正极流入晶片的时候，电子就会被推向P区，在P区里电子跟空穴复合。然后就会以光子的形式发出能量，这就是LED灯发光的原理，如果电流从负极流入晶片则LED不发光，LED具有单向导电性。光的波长也就是光的颜色，是由形成P﹣N结的材料决定的。如图2所示，为一条可以发出不同颜色的LED灯带。

20世纪60年代，科技工作者研制成功了LED发光二极管，经过近30年的发展，大家十分熟悉的LED，已能发出红、橙、黄、绿、蓝等多种色光，然而照明实用的白色光LED仅在2000年以后才发展起来。LED灯相比于白炽灯和节能灯而言，突出的优势可以概括为：一是节能，白光LED的能耗仅为白炽灯的 ， 为节能灯的；二是LED灯的寿命长，正常情况下LED灯的使用寿命可达到数个万小时。

LED技术进步日新月异，它的发光效率正在取得惊人的突破，价格也在不断的降低。一个白光LED进入家庭的时代正在迅速到来。

请根据上述材料，回答下列问题。

（1）LED灯主要是一种器件；

（2）LED灯跟普通光源相比，优势为（写出一条即可）；

（3）小明把一个LED灯和零刻度线在表盘中央的电流表串联后连接在电压为3V的电源两端，观察到电流表有示数且LED灯发光，如图3甲所示。然后他把电源的正负极互换位置，发现电流表无示数且LED灯不发光，如图3乙所示，根据这两次实验的实验现象，可以得出的结论是。

LED灯制冷片

LED灯相对于传统光源具有体积小、光效高、节约能源、使用寿命长等优点，成为人们照明的首选产品。但就目前而言，LED灯电光转化效率仅有20%，剩下的能量白白耗散掉，使自身温度升高，从而影响使用寿命。

研究表明，利用半导体制冷片可降低LED灯的温度。根据帕尔贴效应，将LED灯和半导体制冷片接触，当制冷片和直流电源连接成通路时，就可以达到制冷效果。半导体材料有P型半导体和N型半导体两种，甲图是一个半导体制冷单元的原理图，P型半导体和N型半导体的上端和铜片A连接，下端分别和铜片B连接后接到直流电源的两端，此时电路的电流方向是从N型半导体经A流向P型半导体，铜片A会从空气吸收热量，铜片B会向空气放出热量，反之，改变直流电源的正负极，铜片B会从空气吸收热量，铜片A会向空气放出热量。

半导体中有可以自由移动的电荷。通电时，电荷移动的方向与电流方向相反。由于电荷在不同的材料中具有不同的能量，当它从高能量状态向低能量状态运动时放出热量；从低能量状态向高能量状态运动时吸收热量。

实验发现，改变半导体制冷片两端电压，得到LED灯平均温度随时间变化的图像如图乙所示。当半导体制冷片输入电压为5V时，LED灯温度快速降低至27℃，之后LED灯持续放热，温度上升至44℃进入稳定状态。断开所有电源，半导体制冷片和LED灯均停止工作，LED灯温度突然跃升到48℃，然后下降到室温。

（1）LED灯发光时，将电能转化为光能外，还转化为能；

（2）为了延长LED灯的使用寿命，应该将LED灯和甲图的铜片（A/B）紧密接触。若将甲图中电源换成交流电源，此时（能/不能）对LED灯正常制冷；

（3）甲图中，电荷的能量在N型半导体（高于/低于）P型半导体；

（4）根据制冷片在不同电压下LED灯温度随时间变化的图像，下列说法错误的是；

A．使用半导体制冷片后，不同电压下LED灯温度均有所下降

B．加在半导体制冷片两端的电压越高，冷却效果越好

C．加在半导体制冷片两端的电压为5V时，冷却效果最好

D．加在半导体制冷片两端的电压为6V时的冷却效果比7V好，比8V差

（5）根据文中信息，从开始到停止工作LED灯温度随时间变化的大致图像是 。

A． B． C． D．

半导体

按导电性能来分，除了有导体和绝缘体外，还有一类物质的导电性能介于导体和绝缘体之间，这类物质叫做半导体。

半导体的导电性能会受到温度、光照和掺加杂质等多种因素的影响。

一些半导体在温度升高时，导电性能迅速改变。利用这种特性可以做出体积很小的热敏电阻，用来测量温度的变化。例如家用空调可以根据你设置的温度自动启动或待机；电冰箱可以根据预设的温度进行自动控制。这些都是温控开关在起作用。

有些半导体在没有光照时不容易导电，逐渐增大光照强度时导电性能逐渐增强。用它做成的光敏电阻可以用在需要对光照反应灵敏的自动控制设备中。

酒精测试仪（Alcohol Tester）是测试酒精含量的仪器，是交警常用的执法装备。半导体型呼气酒精测试仪采用半导体型氧化锡作为传感器，它具有气敏特性，当接触的敏感气体浓度增加时，它的电阻值就降低。

正是由于半导体具有许多独特的性能，所以它在电子技术中有着广泛的应用。除计算机之外，手机、家电、航天、光纤通信等所有与现代文明相关的高技术产品几乎都离不开半导体材料。

请阅读《半导体》并回答题。

太阳能路灯

如图甲所示是某路道两边的太阳能路灯，它由太阳能电池板、控制器、24V的蓄电池组、LED发光二极管、灯杆及灯具外壳组成，它的结构示意图如图乙，白天光线强时，太阳能电池板为蓄电池充电，蓄电池为LED灯供电照明。

太阳能电池板的主要材料是晶体硅，它的基本原理是光电效应。光照射到某些物质上，引起物质的电性质发生变化，只有入射光的频率高于一定值时，才能激发电子逸出物质表面，使物质的导电能力发生变化或在物体两端产生电压的现象。

LED发光二极管是一种半导体器件，它具有工作电压低（2~4V）、耗能少、寿命长、稳定性高、响应时间短、对环境无污染、多色发光等优点。它与普通的白炽灯发光原理不同，因而其发光效率较高，是新一代固体冷光源。

半导体

按导电性能来分，除了有导体和绝缘体外，还有一类物质的导电性能介于导体和绝缘体之间，这类物质叫做半导体。

半导体的导电性能会受到温度、光照和掺加杂质等多种因素的影响。

一些半导体在温度升高时，导电性能迅速改变。利用这种特性可以做出体积很小的热敏电阻，用来测量温度的变化。例如家用空调可以根据你设置的温度自动启动或待机；电冰箱可以根据预设的温度进行自动控制。这些都是温控开关在起作用。

有些半导体在没有光照时不容易导电，逐渐增大光照强度时导电性能逐渐增强。用它做成的光敏电阻可以用在需要对光照反应灵敏的自动控制设备中。

酒精测试仪（Alcohol Tester）是测试酒精含量的仪器，是交警常用的执法装备。在违法行为处理或者公路交通例行检查中，通常是现场检测驾驶人员呼气中的酒精含量。酒精测试仪内部的核心部件是酒精气体传感器，目前普遍使用的有半导体型和燃料电池型两种。半导体型呼气酒精测试仪采用半导体型氧化锡作为传感器，它具有气敏特性，当接触的敏感气体浓度增加时，它的电阻值就降低。

正是由于半导体具有许多独特的性能，所以它在电子技术中有着广泛的应用。除计算机之外，手机、家电、航天、光纤通信等所有与现代文明相关的高技术产品几乎都离不开半导体材料。

半导体

半导体指常温下导电性能介于导体与绝缘体之间的一类材料。半导体在收音机、电视机、照明以及测温领域有着广泛的应用，如二极管就是采用半导体制作的器件。今日大部分的电子产品，如计算机、移动电话或是数字录音机当中的核心单元都和半导体有着极为密切的关系。半导体在多方面的重要应用，原因在于它除了导电能力外还有许多特殊的电学性能。

半导体的导电性能会受到温度、光照、压力和掺入杂质等多种因素的影响。一些半导体在受到压力后，其导电性能发生较大的变化。利用这种特性，可以做成体积很小的力敏元件，用来测量压力的变化；一些半导体在温度升高后，它的导电性能迅速增强，利用这种特性，可以做出体积很小的热敏电阻，用来测量很小范围内的温度变化，反应快，且精度高。

请回答下列问题：