1. 阅读《半导体》,回答下面问题。

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:

(1) 半导体的导电性能会受到影响;(填写一种影响因素即可)
(2) 智慧城市成为当前城市规划的热点。为了实现城市道路路灯的自动控制,需要用到一种智能开关,使其在天黑时能自动接通照明电路,使路灯工作。这种智能开关用到了一种半导体材料,这种半导体材料的导电性受到影响;
(3) 如果将文中所述的热敏电阻与电源、电流表和一个定值电阻串联成一个电路(如图甲所示),随着温度的变化,电流表的示数也会相应变化。我们将电流表中的电流刻度盘换成相应的温度刻度盘,就能直接显示出热敏电阻附近的温度值。如果刻度盘正中的温度刻度值为20℃(如图乙所示),则15℃的刻度应在20℃的边(选填“左”或“右”);

(4) 如果在上述电路中,将电流表改为电压表,用电压表的示数反映热敏电阻附近的温度值,要求电压表与电流表的偏转方向相同时,所反映的规律也相同。则图所示电路符合要求的是。 A. B. C.
【考点】
串、并联电路的设计; 半导体特点及作用; 电路的动态分析;
【答案】

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1. 阅读短文,回答问题。

神奇的二极管

二极管是一种重要的半导体电子元件,符号为“”,具有特殊的导电性,当电流从“”极流进二极管时,二极管导通,相当于一根导线;而电流从“”极流入时,二极管断路,实际上不会有电流通过。发光二极管只是二极管中的一种,与白炽灯泡相比,发光二极管具有节能、环保、安全、寿命长、低功耗、低热、高亮度、防水、微型、防震、易调光、光束集中、维护简便等优点,可以广泛应用于各种指示、显示、装饰、背光源、普通照明等领域。

(1)常温下半导体的导电性能比导体要(选填“好”或“差”),二极管具有性;

(2)为了探究二极管的特殊导电性,连接了图甲、图乙两个电路,闭合开关S,灯泡能够发光的是图(选填“甲”或“乙”);

   

(3)二极管的特殊导电性源自于构成材料P型半导体和N型半导体组成的晶片,受此启发,科研人员利用P型半导体元件和N型半导体元件串联,接上直流电源后,半导体材料的两端会产生温度差(珀尔帖效应),制成了电脑的散热器。如图丙所示,二对PN型半导体对是(选填“串联”或“并联”)连接的。在电流方向是的地方吸热,而在电流方向是的地方放热,则靠近电脑发热体(CPU)的是图中(选填“上方”或“下方”)的陶瓷片;

(4)理想型开关二极管输出信号值时,电路通路输出信号值时,电路断路。如图丁所示,将两个理想型开关二极管接在某电路中,a、b两点信号值随时间的变化关系如图戊、己所示,则“”内电路c处是(选填“通路”或“断路”)。

       

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2. 请阅读《LED灯》并回答问题。

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

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3. 阅读短文,回答问题:

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.

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