固体物理 电子教案 6.2导体半导体和绝缘体
高二物理教案第三节 半导体_0933文档
2020高二物理教案第三节半导体_0933文档EDUCATION WORD高二物理教案第三节半导体_0933文档前言语料：温馨提醒，教育，就是实现上述社会功能的最重要的一个独立出来的过程。
其目的，就是把之前无数个人有价值的观察、体验、思考中的精华，以浓缩、系统化、易于理解记忆掌握的方式，传递给当下的无数个人，让个人从中获益，丰富自己的人生体验，也支撑整个社会的运作和发展。
本文内容如下：【下载该文档后使用Word打开】(一)教材人教社九年义务教育初中物理第二册(二)教学目的1．常识性了解什么叫半导体和常见的半导体材料．2．常识性了解半导体具有的三种特殊的电学性能．(三)教具演示实验：四节干电池，量程是5毫安的电流表，锗晶体二极管（2AP型）一只，玻璃外壳的三极管（如3AX型）一只，开关一个，导线若干．(四)教学过程1．复习提问：(1)什么是导体，什么是绝缘体？(2)怎样比较材料导电性能的好坏？（比较长度、横截面积和温度都相同的情况下，不同材料制成导体的电阻大小．）2．引入新课翻开课本看几种材料制成的长1米、横截面积1毫米2的导线在20℃时的电阻是10-1～10-2欧．举几个绝缘5的例子，长1米、横截面积是1毫米2的木材在20℃时的电阻约是10-14～1018欧，玻璃的电阻是1016～1020欧，橡胶的电阻是1018～1021欧．由比较可见，在相同条件下，绝缘体的电阻比导体的电阻大十万亿（1013）倍以上．3．进行新课(1)什么叫半导体？导电性能介于导体与绝缘体之间的材料，叫做半导体．例如：锗、硅、砷化镓等．半导体在科学技术，工农业生产和生活中有着广泛的应用．（例如：电视、半导体收音机、电子计算机等）这是什么原因呢？下面介绍它所具有的特殊的电学性能．(2)半导体的一些电学特性①压敏性：有的半导体在受到压力后电阻发生较大的变化．用途：制成压敏元件，接入电路，测出电流变化，以确定压力的变化．②热敏性：有的半导体在受热后电阻随温度升高而迅速减小．用途：制成热敏电阻，用来测量很小范围内的温度变化．按图9连好电路，不要给学生画出电路图，告诉学生电路中的D中有半导体锗，让学生观察常温下电流表的示数（示数很小），再用手捏住D，或用点燃的火柴接近D，观察此时电流表示数（示数明显增大）．比较前后两次电流表示数，说明半导体的电阻随温度升高而减小．③光敏性，有的半导体在光照下电阻大为减小．用途：制成光敏电阻，用于对光照反映灵敏的自动控制设备中．先做实验，电路图见图10．用四节干电池串联作电源．图中三极管用玻璃外壳的三极管（例如3AX81），把外壳上的漆刮去，将三极管的发射极e、集电极c连入电路中．在没有光照时，观察电流表的示数（示数很小），再用手电筒光照到管内锗片（PN结上），观察电流表的示数变化（示数明显变大）．比较前后两次电流表示数，说明半导体受到光照后电阻将大大减小．4．小结这堂课讲授了什么是半导体，一些常见的半导体材料，半导体的三种电学特性，正是由于半导体具有许多特殊的电学性质，所以它有着广泛的应用．(五)说明1．半导体这一内容，只要求做到常识性了解，不要讲得过深过难．这一部分知识是科学常识，又将学习第十五章有用的电子元件做准备，所以虽然是选学内容，还是讲讲为好．2．半导体的热敏性和光敏性，最好是通过实验的观察得出结论，使学生获得感性知识，还可以提高学习兴趣．。
导体和绝缘体初中物理教案学案
导体和绝缘体初中物理教案学案(一)教学目的1.明白导体和绝缘体的区别，明白常见的导体和绝缘体。
2.常识性了解导体导电、绝缘体不导电的缘故。
3.明白在一定的条件下，绝缘体能够转化为导体。
(二)教具验电器两个，橡胶棒、玻璃棒、带绝缘柄的金属棒各一根，毛皮一块，干电池一节，小灯泡、开关各一个，金属夹两个，导体、绝缘体示教板、导线几根，磁性黑板一块。
(三)教学过程1.复习提问1：电流是如何形成的？2：电流方向是如何样规定的？3：坚持电路中有连续电流的条件是什么？2.引入新课：电路中是否有了电源，合上开关，电路中就一定有电流呢？实验l：取两个相同的验电器A和B，用毛皮摩擦过橡胶棒接触验电器A，使A带上电，B不带电。
用玻璃棒连接验电器A和B，结果B的金属箔片并不张开。
说明没有电荷传到B上。
换用带绝缘柄的金属棒连接A和B，B的金属箔片张开，说明现在有电荷通过金属棒传向B。
那个实验说明，有的物体能够传导电荷，有的物体不能传导电荷。
实验2：在磁性黑板上按照本节教材上的第1幅图连接电路，合上开关，在两金属夹A和B之间依次连入示教板上的导体（如：铜丝、铝丝、铁丝、碳棒、及酸、碱、盐的水溶液等）和绝缘体（如：橡胶、塑料、玻璃、松香、胶木、煤油、纯水等），观看小灯泡的发光情形。
由实验结果可知，接入铜丝、铝丝等物质，小灯泡发光，说阻电荷能够通过这些物质，它们能够导电；接入橡胶、塑料等物质小灯泡不发光，说明电荷不能通过这些物质，它们不导电。
3.进行新课(l)导体能够导电的物体叫导体。
如金属、大地、石墨以及酸、碱、盐的水溶液差不多上导体。
当电路中有了电源，还必须用导体（导线）把电源和小灯泡连接起来，合上开关后，电路中才会有电流通过，小灯泡才能发光。
(2)绝缘体不容易导电的物体叫绝缘体，如橡胶、玻璃、陶瓷、塑料、油等差不多上绝缘体。
观看：一段导线，看看电线心是用什么材料做的？电线的外皮又是用什么材料做的？说一说如此做的道理。
(3)导体和绝缘体的应用①指导同学看课本中“绝缘体应用的几个实例”的图。
导体与绝缘体教案
导体与绝缘体教案一、教学目标：1. 让学生了解导体的概念，知道常见的导体和绝缘体。
2. 让学生掌握导体和绝缘体的区别，能运用这一知识解释生活中的现象。
3. 培养学生动手实验、观察、分析问题的能力。
二、教学内容：1. 导体和绝缘体的概念。
2. 常见的导体和绝缘体。
3. 导体和绝缘体的区别。
三、教学重点：1. 导体和绝缘体的概念。
2. 常见的导体和绝缘体。
3. 导体和绝缘体的区别。
四、教学难点：1. 导体和绝缘体的区别。
2. 运用导体和绝缘体的知识解释生活中的现象。
五、教学方法：1. 采用实验演示法，让学生直观地观察导体和绝缘体的特性。
2. 采用分类讨论法，让学生了解常见的导体和绝缘体。
3. 采用案例分析法，让学生运用导体和绝缘体的知识解释生活中的现象。
4. 采用小组合作法，培养学生动手实验、观察、分析问题的能力。
六、教学过程：1. 导入：通过生活中常见的现象，引导学生思考导体和绝缘体的概念。
2. 探究：让学生进行实验，观察导体和绝缘体的特性。
3. 总结：引导学生总结导体和绝缘体的概念及区别。
4. 应用：让学生运用导体和绝缘体的知识解释生活中的现象。
七、教学评价：1. 课堂表现：观察学生在课堂上的参与程度、提问回答等情况。
2. 实验报告：评估学生在实验中的观察、分析、总结能力。
3. 课后作业：检查学生对导体和绝缘体知识的掌握程度。
八、教学拓展：1. 引导学生探索导体和绝缘体在电子设备中的应用。
2. 让学生了解导体和绝缘体的研究现状及发展趋势。
九、教学资源：1. 实验器材：导体和绝缘体样品、实验仪器等。
2. 教学课件：导体和绝缘体的图片、视频等。
3. 参考资料：有关导体和绝缘体的学术论文、科普文章等。
十、教学反思：在教学过程中，要关注学生的学习反馈，及时调整教学方法，确保学生能够掌握导体和绝缘体的知识。
注重培养学生的实践能力，引导学生将所学知识运用到生活中。
十一、教学计划：1. 课时安排：共2课时。
2. 教学进度：第一课时讲解导体和绝缘体的概念及常见实例，进行实验演示；第二课时总结导体和绝缘体的特性，运用知识解释生活中的现象。
导体和绝缘体教案
导体和绝缘体教案以下是一个关于导体和绝缘体的教案大纲，供您参考。
您可以根据需要进行详细编写和扩展。
课题：导体和绝缘体年级：初中或高中时间：单课时教学目标：1.理解导体和绝缘体的概念。
2.识别常见的导体和绝缘体。
3.掌握电荷在导体和绝缘体中的行为差异。
4.了解导体和绝缘体在电路中的应用。
教学材料：1.黑板/白板和彩色粉笔/马克笔。
2.图表或图片，展示不同的导体和绝缘体。
3.实验设备（例如导体和绝缘体样本、电荷、电流测量仪等）。
教学过程：引入：（10分钟）通过一个引人入胜的问题或情景来引起学生的兴趣，例如：你知道为什么铜线用于电缆，而木头不用吗？概念讲解：（15分钟）1.解释导体和绝缘体的基本概念。
2.使用图表或图片展示一些常见的导体和绝缘体，如铜、铝、橡胶、木头等。
3.讨论电荷在导体和绝缘体中的行为差异，以及它们的分子结构如何影响电荷传导。
实验演示：（15分钟）进行一些实验演示，以便学生亲自观察导体和绝缘体的行为。
例如，用电荷充电的塑料膜对悬挂的小金属球产生吸引力，说明塑料是绝缘体。
小组讨论：（10分钟）将学生分成小组，让他们讨论导体和绝缘体在现实生活中的应用。
然后请每组汇报他们的发现。
总结：（5分钟）总结导体和绝缘体的主要特点和应用，强调它们在电路和电器中的关键作用。
作业：1.阅读有关导体和绝缘体的材料，撰写一份总结报告。
2.查找更多关于导体和绝缘体的实际应用，并写一份短论文。
评估：根据学生的参与、小组讨论和作业来评估他们对导体和绝缘体的理解和应用。
这个教案旨在向学生介绍导体和绝缘体的基本概念，通过实验演示和小组讨论来激发他们的兴趣和理解。
根据学生的年级和水平，您可以相应地调整材料和深度。
《导体和绝缘体》教案
在今天《导体和绝缘体》的教学过程中，我发现学生们对导体和绝缘体的概念有了基本的理解，但在实际应用和实验操作方面还存在一些问题。首先，我觉得在导入新课环节，通过提问日常生活中的实例，成功引起了学生们的兴趣，这为后续的教学奠定了良好的基础。
然而，在新课讲授中，我发现部分学生对导体和绝缘体的导电机制理解不够深入。在今后的教学中，我需要更加重视这一部分的讲解，可以尝试运用更多的比喻和实例来帮助学生理解。此外，对于重点和难点的解析，我要注意把握讲解的节奏，让学生有足够的时间消化和吸收。
实践活动环节，学生们在分组讨论和实验操作中表现出较高的积极性，但我也注意到有的小组在操作过程中存在安全隐患。在今后的教学中，我要加强对实验操作的指导，强调安全意识，确保学生们在动手实践的过程中既能学到知识，又能保证安全。
在学生小组讨论环节，我发现学生们对于导体和绝缘体在实际生活中的应用有着广泛的了解，但他们的观点和想法有时候较为零散。作为老师，我应该在讨论过程中更好地发挥引导作用，帮助学生梳理思路，培养他们的逻辑思维能力。
3.成果分享：每个小组将选择一名代表来分享他们的讨论成果。这些成果将被记录在黑板上或投影仪上，以便全班都能看到。
（五）总结回顾（用时5分钟）
今天的学习，我们了解了导体和绝缘体的基本概念、重要性和应用。同时，我们也通过实践活动和小组讨论加深了对导体和绝缘体的理解。我希望大家能够掌握这些知识点，并在日常生活中灵活运用。最后，如果有任何疑问或不明白的地方，请随时向我提问。
《导体和绝ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ体》教案
一、教学内容
《导体和绝缘体》教案，本节课选自八年级物理下册第五章第一节。教学内容主要包括以下两个方面：
1.导体和绝缘体的定义：导体指容易导电的物体，绝缘体指不容易导电的物体。
导体和绝缘体物理教案
导体和绝缘体物理教案导体和绝缘体物理教案作为一位无私奉献的人民教师，有必要进行细致的教案准备工作，教案是备课向课堂教学转化的关节点。
写教案需要注意哪些格式呢？下面是小编收集整理的导体和绝缘体物理教案，欢迎阅读，希望大家能够喜欢。
导体和绝缘体物理教案1教学要求：1.理解导体和绝缘体的区别。
2.知道常见的导体和绝缘体。
实验器材：6V电池组，小灯泡（6.3V），硬币、铅笔芯、橡皮、塑料尺（各1件），开关1个，废电灯泡芯1个，酒精灯1盏，导线6根（其中两根带金属夹、两根焊于废电灯泡灯头上）。
教学过程：引人新课：提问：连接电路的导线是用什么材料制成的？用其他材料可以代替金属线吗？演示课本图4－9实验，（电路先固定在示教板上）通过实验让学生回答：1.哪些可以代替金属线？2.哪些不可以代替金属线？金属、石墨可以导电，叫导体；橡胶、塑料不能导电，叫绝缘体。
板书：四、导体和绝缘体(一)导体和绝缘体的区别与应用导体和绝缘体是根据导电作用来区分的。
介绍几种绝缘体应用实例，结合实验以及课本图4－10加以说明。
提问：为什么导体能导电、绝缘体不导电？让学生阅读课本有关内容后回答，教师纠正不妥之处。
训练学生的口头概括、表达能力。
小结并板书：导体能导电是由于有可以自由移动的电荷；绝缘体不导电是由于几乎没有可以自由移动的电荷。
(二)导体与绝缘体没有绝对的界线介绍各种物体的导电和绝缘能力的排列顺序（课本图4－11）。
演示课本图4－12实验。
演示后让学生讨论：常温下玻璃不导电灯泡不发光。
将玻璃烧成红炽状态后，玻璃导电，灯泡发光。
说明了什么问题？教师根据学生回答，引导得出结论：1.玻璃烧成红炽状态后能导电是由于产生了可以自由移动的电荷；2.在一定条件下绝缘体可以转化成导体。
（结合进行辩证唯物论思想教育）导体和绝缘体沿有绝对的界线，当条件改变时，原来不导电的物体也可能会导电。
四、布置作业1.第四节练习。
2.“想想议议”内容，写观察记录。
难度适中的物理教案：半导体
半导体一、教学目标1、理解半导体的概念和特点。
2、掌握半导体晶体的结构和性质。
3、了解半导体的导电性和半导体器件的应用。
二、教学重点1、半导体的导电性。
2、半导体器件的应用。
三、教学难点1、半导体晶体的结构和性质。
2、半导体器件的原理和应用。
四、教学方法1、讲解理论知识，结合实验教学。
2、讲解原理，引导学生探索。
五、教学内容1、半导体的概念和特点半导体是介于导体和绝缘体之间的物质，在它的晶体中，电子的运动状态介于导体和绝缘体之间，并且受外界电场、光照、温度等因素的影响很大。
半导体的导电性介于导体和绝缘体之间，相对导体具有比较小的导电性，但又比绝缘体具有很好的导电性。
2、半导体晶体的结构和性质半导体晶体一般采用硅、锗等元素制成。
半导体晶体的结构和性质决定了半导体的导电性和电学性质。
半导体晶体包括两种类型的掺杂：n型掺杂和p型掺杂。
n型掺杂是在晶体中加入掺杂剂，例如磷、锑、砷等元素，这些元素具有多余电子，称为施主；p型掺杂是在晶体中加入掺杂剂，例如硼、镓、铝等元素，这些元素具有缺电子，称为受主。
3、半导体的导电性和半导体器件的应用半导体的导电性是通过n型和p型掺杂实现的。
在n型半导体中，施主原子会附加在半导体晶体中，多余的电子会引起电子浓度增加；在p型半导体中，受主原子会附加在半导体晶体中，引发电子缺陷，即空穴，随着空穴浓度的增加，p型半导体具有良好的导电性。
p-n结是半导体器件中的基本元件。
半导体器件具有很多种应用，如二极管、三极管、场效应晶体管和光电二极管等。
二极管具有电流仅能在一定方向上流动的特性，可以将交流变成直流；三极管的作用是放大信号，可以用于放大器和开关电路；场效应晶体管可以控制电信号，在半导体器件中应用广泛。
六、教学总结半导体技术是现代电子技术中最为重要的技术之一，使用广泛，在电子工业、通讯、计算机等领域都有广泛的应用。
半导体器件是现代电子技术的核心之一，掌握半导体技术和器件的原理和应用，对于电子工程师和相关专业人员都是非常重要的。
固体物理(第18课)导体、绝缘体、半导体
6.5.3 导体、绝缘体、半导体的能带模型
电子填充能带示意图
返回
电子在能带上的分布， 在k空间具有对称性， 若有一个电子处于 态， k 则必有一个电子处于 －k态。
孤立原子能级和能带示意图
返回
6.5.4 近满带和空穴
当k态缺少一个电子时， 近满带所有电子引起的 总电流相当于一个粒子 引起的电流，该粒子带 电量为＋e、速度和k态 电子的速度相同，也为 v (k )，这个假想的粒子 称为“空穴”。
完全填潢电子的能带,电子在能带上的分布,在k空间具 有中心对称性,即存在E(k)=E(-k)
(1) 没有外加电场时，满带电子不导电,k态电子电流ห้องสมุดไป่ตู้ev和负k态电子电流-ev互相抵消
d k dk e dk e e v B dt dt dt
电子全部平移
(2) 有外加电场时，电子在在k空间仍旧对称满带电子 不导电 布里渊区 边界仍旧 相等
6.5.2 不满带电子可以导电
(1) 没有外加电场时，不满带电子不导电。 (2) 有外加电场时，电子波矢在布里渊区的分布不对 称,如图中向右方运动的电子比较多,电子电流将 只是部分被抵消,因而总的电流不为0,此时不满 带电子导电。
j( k ) ev ( k ) 0 j( k ) ev ( k )
晶体中的电子为真实粒 子，一个电子的带电量 e。 为 * 设一个电子的波矢为 、速度为v e ( k )、有效质量为 e ， k m 则，该电子在电场中状 态变化为： dv e ( k ) Fe e * * dv e ( k ) 球形等能面 Fe＝me ae me * * dt dt me me
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2.结构变化引起的金属--绝缘体转变(Peierls转变)
设某金属，每个原胞有1个价电子，有一个半满的导带。
使原胞的晶格常量增大, 费密半径 kF 3nπ2 1 3
a n kF
半满的导带
满带
金属
绝缘体
例1：半导体材料的价带基本上填满了电子(近满带)，价 带中电子能量表示式E(k)=-1.01610-34k2(J)，其中能量顶点取 在价带顶,这时若k=1 106/cm处电子被激发到更高的能带(导 带)，而在该处产生一个空穴，试求出此空穴的有效质量，波矢， 准动量，共有化运动速度和能量。
解: (1) 波矢： kh ke (2)准动量： kh
(3) v(kh ) v(ke )
v(kh
)
v(ke
)
1
dE dk
(4) Eh (k h ) Ee (k e )
(5)
m* h
m
* e
1 m*e
1 2
d2E dk 2
例2：晶格常量为a的一维晶格，其价带顶附近的色散关系
破坏了原来的对称分布，而有一个小的偏移,A
这时电子电流将只是部分抵消，而产生一定
a
的电流。
E
A
k
a
0 时 满带 I=0 导带 I 0
6.2.2 导体、半导体和绝缘体的能带
导带
空带 禁带
空带 禁带
导体
有导带
绝缘体
绝缘体禁带宽
半导体
半导体禁带窄
几个实例
1.碱金属
Li 1s2 2s1 Na 1s2 2s2 2p6 3s1 K 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1
为
EV
(k)
2 k02 6m
32k 2 m
其中
k0
π，在导带底附近的色散
a
关系为
Ec (k )
2k 2 3m
2(k m
k0 )2
求：
(1)禁带宽度；
(2)导带底电子的有效质量和价带顶空穴的有效质量；
(3)电子由价带顶激发到导带底时，准动量的变化；
(4)在外电场作用下，导带底的电子和价带顶空穴的加速度；
1 2
kh
E(k h ) kh
1 [ E(k e )] 1 [E(k e )] 2 kh [ke ] 2 [ke ] [ke ]
1 [E(ke )] 1
2 [ke ] [ke ]
me*
6.2.4 金属和绝缘体的转变
(3) v(k h ) v(ke )
k h k e Eh(k h ) Ee (ke )
1
1
v
(k h )
kh
E(k h )
ke
E(ke )
1 ke E(ke ) v (ke )
(4)
m
* h
m
* e
1 1 2 E(k h ) mh* 2 kh kh
1.Wilson转变： 任何非导体材料在足够大的压强下可以实现价带和导带的 重叠，从而呈现金属导电性。
典型例子：低温下固化的隋性气体在足够高的压强下可 以发生金属化的转变。
Xe在高压下5d能带和6s能带发生交叠，呈现金属化转变。 这种与能带是否交叠相对应的金属--绝缘体的转变称为 Wilson转变。从非金属态变成金属态所需的压强称为金属化压强。
(3)近满带：能带中大部分电子状态被电子占据,只有少数 空态。
(4)空带：能带中所有电子状态均未被电子占据。
2.满带和导带中电子的导电情况 (1)无外电场
E(k) E(k) 据右图可看出 A
π
不论是否满带，电子填充 k 和- k 的 a
几率相等。
又 v(k) v(k)
满带
I=0
A
第二节 导体、半导体和绝缘体的能带论解释
本节主要内容: 6.2.1 满带电子不导电 6.2.2 导体、半导体和绝缘体的能带 6.2.3 近满带和空穴 6.2.4 金属和绝缘体的转变
§6.2 导体、半导体和绝缘 体的能带论解释
6.2.1 满带电子不导电
1.满带、导带、近满带和空带 (1)满带：能带中所有电子状态都被电子占据。 (2)导带：能带中只有部分电子状态被电子占据,其余为空态。
2.碱土金属
Be 1s2 2s2 Mg 1s2 2s2 2p6 3s2 Ca 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2
ns电子只占一半能带， 为导体。
ns电子填满了ns能带，但 ns能带与上面能带形成能 带交叠，故仍为导体。
6.2.3 近满带和空穴
满带中少数电子受激发而跃迁到空带中去，使原来的满带
变成近满带，近满带中这些空的状态，称为空穴。
空穴在外场中的行为犹如它带有正电荷+e。
设能带中有一个 k e 态没有电子，即能带中出现一个空穴，
空穴的波矢用 k h表示。
可以证明：
(1) k h k e
(2) Eh (k h ) Ee (k e )
(3) v(k h ) v(ke )
(4)
m* h
m
* e
(1) k h k e
满带中 k 0
如果满带中有一个电子逸失，系统的总波矢为空穴的波矢。
kh k k ke ke
kke
(2) Eh (k h ) Ee (k e )
Ee (ke ) Ee (ke ) Eh(ke ) Eh(kh )
π a
导带
E
A
πk
a
E
A
πk
a
(2)有外电场
E
dk F dt
dk dt
1
F
1
e
A
满带：
a
A
k
a
k 轴上各点均以完全相同的速度移动，因此并不改变均
匀填充各 k 态的情况。从A´移出去的电子同时又从A移进
来，保持整个能带处于均匀填满的状况，并不产生电流。
导带： 在外场作用下，电子分布将向一方移，
k0
3 4
π a
E c min
2
π 2
4m a
kv 0
Evmax
2 π 2 6m a
Eg
Ecmin
Evmax
Hale Waihona Puke 2 π 2 12m a
(5)设a=0.25nm，=100v/m，请求出空穴自价带顶漂移到k0处
所需的时间。
价带顶
EV (k)
2
k
2 0
6m
3 2k 2 m
(1)导带底 dEc 0
dk
价带顶 dEv 0 dk
导带底
Ec (k)
2k 2 3m
2(k k0 )2 m
π k0 a
kc
3 4