例析半导体、超导体的应用

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. t1

B. t2

C. 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tP2，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。

答案：D

点评：超导现象中的“高温”是相对于绝对零度来说的，千万别以为实际生活中的常温低于超导现象中的“高温”。