半导体与超导体

• 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
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 核聚变装置 分
类
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
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。
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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。
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、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。
半导体与超导体 及其应用
组长： 组员：
答案：B A BD B 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
（三）半导体的应用Fra Baidu bibliotek
热敏温度计 称重计
光电计时器 发光二极管
二、半导体的发展史
光生伏特的电池应用
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
Russell Ohl
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.
半导体的分类和制备技术
几种制备技术：
元素半导体 分子束外延技术（MBE） 无机化合物半导体
按 化 金属有机化学汽相淀积技术 有机化合物半导体 学 非晶体半导体与液态半导体 组 半导体微结构材料生长和精细加工相结合 成 的制备技术 固溶体半导体 分
应变自组装纳米量子点线结构生长技术 超晶格半导体
（二）半导体硅材料
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”。
超导的发现：1911年，荷兰 科学家卡末林—昂内斯 (Heike Kamerlingh-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。