半导体和超导体是两种具有独特性质的电子材料,它们在多个领域都有着广泛的应用。以下是它们的特点及实际应用的举例说明:
一、半导体
特点:
导电性能:半导体在常温下导电性能介于导体和绝缘体之间,其导电性能可以通过掺杂其他元素或改变温度等方式进行调控。
高效性:半导体器件响应速度快,切换速度快,且效率较高,消耗的电力相对较少。
多样性:半导体材料种类丰富,包括元素半导体、无机合成物半导体、有机合成物半导体等。
实际应用:
集成电路:半导体是制造集成电路的核心材料,广泛应用于计算机、手机、平板电脑等电子设备中14。
光电子器件:半导体在光电子器件中发挥着关键作用,如太阳能电池、LED等。
传感器:半导体传感器用于测量温度、压力、光强等物理量,广泛应用于工业自动化、环境监测等领域。
二、超导体
特点:
电阻为零:在特定温度(临界温度)以下,超导体电阻为零,能够无损耗地传输电流。
高电流密度:超导体可以承载高电流密度,远超过传统导体。
强磁性:超导体能够承受极高的磁场,可用于制造强磁体。
实际应用:
能源传输:超导电缆用于电力传输,可以大大减少能量损耗,提高传输效率。
磁共振成像:超导磁体用于医学成像,如MRI和MRS,提供高质量的医学影像。
磁悬浮交通:超导体的磁场排斥性质可用于磁悬浮列车,实现无摩擦、高速运输。
综上所述,半导体和超导体因其独特的性质在多个领域有着广泛的应用,是现代科技发展的重要支柱。
1、形成原因不同
在半导体中掺入施主杂质,就得到N型半导体;施主杂质:周期表第V族中的某种元素,例如砷或锑。
在半导体中掺入受主杂质,就得到P型半导体;受主杂质:周期表中第Ⅲ族中的一种元素,例如硼或铟。
2、导电特性不同
P型半导体的导电特性:它是靠空穴导电,掺入的杂质越多,多子(空穴)的浓度就越高,导电性能也就越强。
N型半导体的导电特性:掺入的杂质越多,多子(自由电子)的浓度就越高,导电性能也就越强。
3、定义不同
N型半导体,也称为电子型半导体。N型半导体即自由电子浓度远大于空穴浓度的杂质半导体。 “N”表示负电的意思,取自英文Negative的第一个字母。在这类半导体中,参与导电的 主要是带负电的电子,这些电子来自半导体中的施主。
P型半导体,也称为空穴型半导体。P型半导体即空穴浓度远大于自由电子浓度的杂质半导体。由于P型半导体中正电荷量与负电荷量相等,故P型半导体呈电中性。
常见的半导体材料有硅(si)、锗(ge),化合物半导体,如砷化镓(gaas)等;掺杂或制成其它化合物半导体材料,如硼(b)、磷(p)、锢(in)和锑(***)等。其中硅是最常用的一种半导体材料。有以下共同特点:
1.半导体的导电能力介于导体与绝缘体之间2.半导体受外界光和热的***时,其导电能力将会有显著变化。
3.在纯净半导体中,加入微量的杂质,其导电能力会急剧增强。
半导体主要有三个特性,即光敏特性.热敏特性和掺杂特性。
所谓光敏特性是指某些半导体受到强烈光芒照射时,其导电性能大大增强;光芒移开后,其导电性能大大减弱。
所谓热敏特性是指外界环境温度升高时,半导体的导电性能也随着温度的升高而增强。
所谓掺杂特性是指在纯净的半导体中,如果掺入极微量的杂质可使其导电性能剧增。
半导体的四大特征:一、电阻随温度上升而下降。二、光生伏特效应。三、光导电效应。四、整流效应。
1833年,英国科学家电子学之父法拉第最先发现硫化银的电阻随着温度的变化情况不同于一般金属,一般情况下,金属的电阻随温度升高而增加,但法拉第发现硫化银材料的电阻是随着温度的上升而降低。这是半导体现象的首次发现。
不久,1839年法国的贝克莱尔发现半导体和电解质接触形成的结,在光照下会产生一个电压,这就是后来人们熟知的光生伏特效应,这是被发现的半导体的第二个特征。
1873年,英国的史密斯发现硒晶体材料在光照下电导增加的光电导效应,这是半导体的第三种特征。
在1874年,德国的布劳恩观察到某些硫化物的电导与所加电场的方向有关,即它的导电有方向性,在它两端加一个正向电压,它是导通的;如果把电压极性反过来,它就不导电,这就是半导体的整流效应,也是半导体所特有的第四种特征。同年,舒斯特又发现了铜与氧化铜的整流效应。
半导体的这四个特性,虽在1880年以前就先后被发现了,但半导体这个名词大概到1911年才被考尼白格和维斯首次使用。而总结出半导体的这四个特性一直到1947年12月才由贝尔实验室完成。