半导体绝缘体导体电阻率_nwpukang的空间_百度空间

生活中的金属等一般都是导体,还有的绝缘体如布条、干燥的木棍等被水湿润后会变成导体,还有陶瓷在高温下也会变成导体,生活中一般没有现成的半导体,半导体一般是c族元素的金属...
简单的说生活中导体、半导体、绝缘体的界限是不明显的,他们在一定条件下能互相转化...

半导体不是 金属

从物理上定义 就是 禁带 远小于 绝缘体的 材料
或者可以理解为 很容易 让不导电的材料 变成导电的材料
常用的是硅半导体
当然还有金属氧化物 等很多

导体:银、铜、金、铝、锌、铂、锡、铁、铅、汞、石墨、水、酸、碱和盐类的熔化液。
绝缘体:橡胶、塑料、陶瓷、云母、胶木、硅胶、绝缘纸、绝缘油、空气。
半导体:硅、锗、硒。

半导体和超导体有什么区别和相同处?他们分别有什么作用?

顾名思义:导电性能介于导体(conductor)与绝缘体(insulator)之间的材料,叫做半导体(semiconductor).

用处: 最早的实用“半导体”是「电晶体(Transistor)/ 二极体(Diode)」。
一、在 无 电收音机(Radio)及 电视机(Television)中,作为“讯号放大器 /整流器”用。
二、近来发展「太阳能(Solar Power)」,也用在「光电池(Solar Cell)」中。
三、半导体可以用来测量温度,测温范围可以达到生产、生活、医疗卫生、科研教学等应用的70%的领域,有较高的准确度和稳定性,分辨率可达0.1摄氏度,甚至达到0.01度也不是不可能,线性度0.2%,测温范围-100~+300摄氏度,是xxx极高的一种测温元件。



物质存在的形式多种多样,固体、液体、气体、等离子体等等。我们通常把导电性和导电导热性差或不好的材料,如金刚石、人工晶体、琥珀、陶瓷等等,称为绝缘体。而把导电、导热都比较好的金属如金、银、铜、铁、锡、铝等称为导体。可以简单的把介于导体和绝缘体之间的材料称为半导体。与导体和绝缘体相比,半导体材料的发现是最晚的,直到20世纪30年代,当材料的提纯技术改进以后,半导体的存在才真正被学术界认可。
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时,水银的电阻xx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。但这里所说的「高温」,其实仍然是远低于冰点摄氏0℃的,对一般人来说算是极低的温度。1933年,迈斯纳和奥克森菲尔德两位科学家发现,如果把超导体放在磁场中冷却,则在材料电阻消失的同时,磁感应线将从超导体中排出,不能通过超导体,这种现象称为抗磁性。经过科学家们的努力,超导材料的磁电障碍已被跨越,下一个难关是突破温度障碍,即寻求高温超导材料。




用处:超导材料最诱人的应用是发电、输电和储能。
由于超导材料在超导状态下具有零电阻和xx的抗磁性,因此只需消耗极少的电能,就可以获得10万高斯以上的稳态强磁场。而用常规导体做磁体,要产生这么大的磁场,需要消耗3.5兆瓦的电能及大量的冷却水,投资巨大。
超导磁体可用于制作交流超导发电机、磁流体发电机和超导输电线路等。
超导发电机 在电力领域,利用超导线圈磁体可以将发电机的磁场强度提高到5万~6万高斯,并且几乎没有能量损失,这种发电机便是交流超导发电机。超导发电机的单机发电容量比常规发电机提高5~10倍,达1万兆瓦,而体积却减少1/2,整机重量减轻1/3,发电效率提高50%。
磁流体发电机 磁流体发电机同样离不开超导强磁体的帮助。磁流体发电发电,是利用高温导电性气体(等离子体)作导体,并高速通过磁场强度为5万~6万高斯的强磁场而发电。磁流体发电机的结构非常简单,用于磁流体发电的高温导电性气体还可重复利用。
超导输电线路 超导材料还可以用于制作超导电线和超导变压器,从而把电力几乎无损耗地输送给用户。据统计,目前的铜或铝导线输电,约有15%的电能损耗在输电线路上,光是在中国,每年的电力损失即达1000多亿度。若改为超导输电,节省的电能相当于新建数十个大型发电厂。
广阔的超导应用
高温超导材料的用途非常广阔,大致可分为三类:大电流应用(强电应用)、电子学应用(弱电应用)和抗磁性应用。大电流应用即前述的超导发电、输电和储能;电子学应用包括超导计算机、超导天线、超导微波器件等;抗磁性主要应用于磁悬浮列车和热核聚变反应堆等。
超导磁悬浮列车 利用超导材料的抗磁性,将超导材料放在一块{yj}磁体的上方,由于磁体的磁力线不能穿过超导体,磁体和超导体之间会产生排斥力,使超导体悬浮在磁体上方。利用这种磁悬浮效应可以制作高速超导磁悬浮列车。
超导计算机 高速计算机要求集成电路芯片上的元件和连接线密集排列,但密集排列的电路在工作时会发生大量的热,而散热是超大规模集成电路面临的难题。超导计算机中的超大规模集成电路,其元件间的互连线用接近零电阻和超微发热的超导器件来制作,不存在散热问题,同时计算机的运算速度大大提高。此外,科学家正研究用半导体和超导体来制造晶体管,甚至xx用超导体来制作晶体管。

什么是电阻率?计算公式是什么?

1)定义或解释

电阻率是用来表示各种物质电阻特性的物理量。某种材料制成的长1米、横截面积是1平方毫米的导线的电阻,叫做这种材料的电阻率。公式R=ρL/S

(2)单位

国际单位制中,电阻率的单位是欧姆·米,常用单位是欧姆·平方毫米/米。

(3)说明

①电阻率ρ不仅和导体的材料有关,还和导体的温度有关。在温度变化不大的范围内,:几乎所有金属的电阻率随温度作线性变化,即ρ=ρo(1+at)。式中t是摄氏温度,ρo是O℃时的电阻率,a是电阻率温度系数。

②由于电阻率随温度改变而改变,所以对于某些电器的电阻,必须说明它们所处的物理状态。如一个220 V

1OO W电灯灯丝的电阻,通电时是484欧姆,未通电时只有40欧姆左右。

③电阻率和电阻是两个不同的概念。电阻率是反映物质对电流阻碍作用的属性,电阻是反映物体对电流阻碍作用的属性。
下表是几种金属导体在20℃时的电阻率.
材料电阻率(Ω m)
(1)银      1.6   ×   10-8                         (5)铂       1.0   ×   10-7                    (9)康铜            5.0   ×   10-7
(2)铜      1.7   ×   10-8                         (6) 铁      1.0   ×   10-7                    (10)镍铬合金   1.0   ×   10-6
(3)铝      2.9   ×   10-8                         (7)汞        9.6 ×   10-7                    (11)铁铬铝合金1.4   ×   10-6
(4)钨      5.3   ×   10-8                         (8)锰铜    4.4 ×   10-7                     (12) 铝镍铁合金1.6 ×   10-6
(13)石墨(8~13)×10-6
可以看出金属的电阻率较小,合金的电阻率较大,非金
属和一些金属氧化物更大,而绝缘体的电阻率极大.锗,硅,硒,氧化
铜,硼等的电阻率比绝缘体小而比金属大,我们把这类材料叫做半导体
(semiconductors).

总结:常态下(由表可知)导电性能{zh0}的依次是银,铜,铝,这三种材料是最常用的,常被用来作为导线等,其中铜用的最为广,几乎现在的导线都是铜的(精密一起,特殊场合除外)铝线由于化学性质不稳定容易氧化已被淘汰.银导电性能{zh0}但由于成本高很少被采用,只有在高要求场合才被使用,如精密仪器,高频震荡器,航天等...顺便说下金,在某些场合仪器上触点也有用金的,那是因为金的化学性质稳定故采用,并不是因为其电阻率小所至.

计算所有关于电流,电压,电阻,功率的计算公式

1、串联电路电流和电压有以下几个规律:(如:R1,R2串联)
①电流:I=I1=I2(串联电路中各处的电流相等)
②电压:U=U1+U2(总电压等于各处电压之和)
③电阻:R=R1+R2(总电阻等于各电阻之和)如果n个阻值相同的电阻串联,则有R总=nR
2、并联电路电流和电压有以下几个规律:(如:R1,R2并联)
①电流:I=I1+I2(干路电流等于各支路电流之和)
②电压:U=U1=U2(干路电压等于各支路电压)
③电阻: (总电阻的倒数等于各并联电阻的倒数和)或 。
如果n个阻值相同的电阻并联,则有R总= R
注意:并联电路的总电阻比任何一个支路电阻都小。
电功计算公式:W=UIt(式中单位W→焦(J);U→伏(V);I→安(A);t→秒)。
5、利用W=UIt计算电功时注意:①式中的W、U、I和t是在同一段电路;②计算时单位要统一;③已知任意的三个量都可以求出第四个量。
6、计算电功还可用以下公式:W=I2Rt ;W=Pt;W=UQ(Q是电量);


【电 学 部 分】
1电流强度:I=Q电量/t
2电阻:R=ρL/S
3欧姆定律:I=U/R
4焦耳定律:
⑴Q=I2Rt普适公式)
⑵Q=UIt=Pt=UQ电量=U2t/R (纯电阻公式)
5串联电路:
⑴I=I1=I2
⑵U=U1+U2
⑶R=R1+R2
⑷U1/U2=R1/R2 (分压公式)
⑸P1/P2=R1/R2
6并联电路:
⑴I=I1+I2
⑵U=U1=U2
⑶1/R=1/R1+1/R2 [ R=R1R2/(R1+R2)]
⑷I1/I2=R2/R1(分流公式)
⑸P1/P2=R2/R1
7定值电阻:
⑴I1/I2=U1/U2
⑵P1/P2=I12/I22
⑶P1/P2=U12/U22
8电功:
⑴W=UIt=Pt=UQ (普适公式)
⑵W=I^2Rt=U^2t/R (纯电阻公式)
9电功率:
⑴P=W/t=UI (普适公式)
⑵P=I2^R=U^2/R (纯电阻公式)

电流密度的问题:一般说铜线的电流密度取6A/mm²,铝的取4A,考虑到大电流的趋肤效应,越大的电流取的越小一些,100A以上一般只能取到2.5左右,另外还要考虑输电线路的线损,越长取的也要越小一些。

多数现代电子器件是由性能介于导体与绝缘体之间的半导体材料制成的。为了从电路的观点理解这些器件的性能,首先必须从物理的角度了解它们是如何工作的。

一、半导体材料

  从导电性能上看,物质材料可分为三大类:

  导体: 电阻率ρ < 10-4 Ω·cm

  绝缘体:电阻率ρ > 109 Ω·cm

  半导体:电阻率ρ介于前两者之间。

  目前制造半导体器件的材料用得最多的有:硅和锗两种

二、本征半导体及本征激发

1、本征半导体

  没有杂质和缺陷的半导体单晶,叫做本征半导体

2、本征激发

  当温度升高时,电子吸收能量摆脱共价键而形成一对电子和空穴的过程,称为本征激发

三、杂质半导体

  在本征半导体中掺入微量的杂质, 就会使半导体的导电性能发生显著的变化。因掺入杂质不同,杂质半导体可分为空穴(P)型半导体和电子(N)型半导体两大类。

1、P型半导体

  在本征半导体中掺入少量的三价元素杂质就形成P型半导体,P型半导体的多数载流子是空穴,少数载流子是电子。

      
                      

2、N型半导体

  在本征半导体中掺入少量的五价元素杂质就形成N型半导体。N型半导体的多数载流子是电子,少数载流子是空穴。

      
                      



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