半导体超导体

1、 科学世界 半导体与超导现象1物理学中，用物理学中，用电阻电阻来表示导体对电流阻碍来表示导体对电流阻碍作用的大小。作用的大小。3电阻是导体本身的性质。它的大小取决于电阻是导体本身的性质。它的大小取决于导体的导体的材料材料、长度长度、横截面积横截面积，还受，还受温度温度影响。影响。 2电阻的单位是电阻的单位是欧姆欧姆，简称，简称欧欧，符号，符号。4电阻的公式。电阻的公式。mm681010mm651010mm1881010半导体材料：锗、硅、砷化镓、锑化铟等半导体的导电性能介于导体与绝缘体之间，且半导体的导电性能受外界条件影响很大，除了温度外，用光照射半导体，在半导体中掺入微量的其他物质，都会使半

2、导体的导电性能发生显著的变化。2半导体的电阻率变化特点 电阻率不随温度的增加而增加，反而随温度的增加而减小半导体的导电的性能可以有外界的条件来控制(如温度、光照等等)半导体材料的电阻率随温度升高而减小，称为半导体的热敏特性半导体材料的电阻率随光照而减少，称为半导体的光敏特性半导体材料中掺入微量杂质也会使它的电阻率急剧变化，称为半导体的掺杂特性GodSon龙芯（狗剩）l在20世纪初，金属导电理论认为：金属电阻随温度降低而减小，同电子运动随温度的变化规律一致。按这种理论，温度降到绝对零度时电子将“凝聚”在原子上，电阻为极大，金属会成为绝缘体。 1908年，荷兰莱顿大学的卡茂林-昂尼斯首次实现氮的液

3、化，获得了4.2K（-2688）的低温，为研究低温条件下物质导电创造了条件。他发现几种金属导体（铅、铝）的电阻率随温度降低而减小，直至冷却到液态空气温度 80K时仍维持不变。 1911年，卡茂林-昂尼斯发现，将汞冷却到-268.98时，汞的电阻突然消失；后来他又发现许多金属和合金都具有与上述汞相类似的低温下失去电阻的特性。1913年，卡茂林-昂尼斯在诺贝尔领奖演说中指出：低温下金属电阻的消失“不是逐渐的，而是突然的”，“水银在4.2K进入了一种新状态，由于它的特殊导电性能，可以称为超导态。” 这一发现引起了世界范围内的震动。在他之后，人们开始把处于超导状态的导体称为超导体。超导体的直流电阻率在

4、一定的低温下突然消失，被称作零电阻效应。导体没有了电阻，电流流经超导体时就不发生热损耗，电流可以毫无阻力地在导线中流动。这样就能以极小的功率在线圈中通过巨大的电流，从而产生高达几特以至几十特的超强磁场，这是人们长期以来梦寐以求的。半导体半导体 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. 半导体的分类和制备技术半导体的分类和制备技术按化学组成分按化学组成分元素半导体元素半导体无机化合物半导体无机化合物

5、半导体有机化合物半导体有机化合物半导体非晶体半导体与液态半导体非晶体半导体与液态半导体固溶体半导体固溶体半导体超晶格半导体超晶格半导体分子束外延技术（分子束外延技术（MBEMBE）金属有机化学汽相淀积技术金属有机化学汽相淀积技术半导体微结构材料生长和精细加工相结合半导体微结构材料生长和精细加工相结合的制备技术的制备技术应变自组装纳米量子点线结构生长技术应变自组装纳米量子点线结构生长技术（二）半导体硅材料 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

6、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。 （三）半导体的应用热敏温度计光电计时器称重计发光二极管二、半导体的发展史1.半导体的发现 18331833年，英国巴拉迪首次发现硫化银的温度电阻年，英国巴拉迪首次发现硫化银的温度电阻 特性特性 18391839年，法国的贝莱克尔发现光生伏特效应年，法国的贝莱克尔发现光生伏特效应 18741874年，德国的布劳恩发现了整流效应年，德国的布劳恩发现了整流效应 18731873年，英国的史密斯发现了光电导效应年，英国的史密斯发现了光电导效应 19471947年被贝尔实

7、验完成总结年被贝尔实验完成总结光生伏特的电池应用光生伏特的电池应用Russell Ohl光伏特性应用太阳能的应用超导体超导体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. 超导的发现：1911年，荷兰 科学家卡末林昂内斯(Heike

8、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，这种现象称为超导超导电电性性，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：高温超高温超导材导材料和低温超导材料低温超导材料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。 超导的零电阻现象超导的零电阻现象l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

9、应超导的麦斯纳效应 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”。 l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。 广阔的超导应用分类分类大电流应用大电流应用:超导的发电超导的发电 输电和储能输电和储能电子学应用

10、：超导计算机电子学应用：超导计算机 超导天线超导天线 超导微波超导微波抗磁性应用：磁悬浮列车抗磁性应用：磁悬浮列车 热核聚变反应堆热核聚变反应堆核聚变装置核聚变装置磁悬浮列车磁悬浮列车超导微波治疗仪超导微波治疗仪三、超导体三、超导体1超导现象和超导体：当温度降低到绝对零度附近时，某些材料的电阻率突然减小到无法测量的程度，可以认为其电阻率突然变为零，这种现象叫做超导现象，能够发生超导现象的物质称为超导体 2转变温度TC ：材料由正常状态转变为超导状态的温度，叫做超导材料的转变温度3. 高温超导4.超导体的两个基本性质（1）、零电阻性远距离输电超导电磁铁和超导电机计算机高温超导变压器高温超导变压器（2）、抗磁性磁悬浮列车超导磁悬浮超导磁悬浮5. 5. 我国的超导体研究6.6.我国的磁悬浮列车l我 国 第一 条 磁悬 浮 列车 试 验线 在 长沙 建 成通车l我 国 磁悬 浮 列车 驾 驶室 和 车厢内部l我 国 第一 条 磁悬 浮 列车 试 验线 上 试车情景超导体的应用前景l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