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第1节晶体和非晶体第2节半导体第三章固体和液体1.知道固体以及晶体的分类，知道晶体和非晶体在外形上和物理性质上的区别．2.了解晶体的微观结构．3．知道什么是半导体，了解半导体材料在生产实际中的应用．第三章固体和液体一、晶体和非晶体1．固体分类(1)晶体：金刚石、食盐、石英、云母、明矾、硫酸铜等天然具有规则的几何形状．(2)非晶体：玻璃、松香、沥青、橡胶、蜂蜡等天然不具有规则的几何形状．2．晶体具有_______________，非晶体具有_______________．各向异性各向同性二、单晶体和多晶体比较内容宏观外形物理性质单晶体天然具有规则的________(1)有确定的__________(2)导热、导电、光学性质表现为____________多晶体天然不具有规则的___________(1)有确定的__________(2)导热、导电、光学性质表现为____________形状熔点各向异性形状熔点各向同性三、晶体的微观结构在各种晶体中，分子(或原子、离子)形成一个有_______________的、_______________排列的结构，称为晶体的点阵结构．例如食盐晶体中钠离子(Na＋)和氯离子(Cl－)构成的点阵结构．如图所示．规则周期四、固体性质的微观解释1．固体具有一定的体积和形状：构成固体的微粒排列非常紧密，微粒间________很大，绝大多数粒子只在各自______________附近做小范围的无规则振动．2．晶体具有各向异性：沿不同方向上物质微粒的排列情况_______________．引力平衡位置不同3．同一物质物理性质可能不同：有的物质在不同条件下能够生成不同的晶体．那是因为组成它们的微粒能够按照不同规则在空间分布．如碳原子如果按图甲那样排列，就成为石墨，而按图乙那样排列，就成为金刚石．五、半导体1．半导体的特性(1)固体按导电性能可分三类①导体：有些物质(例如金、银、铜、铝等)导电性能好．②绝缘体：有些物质(例如陶瓷、云母、塑料、橡胶等)导电性能很差．③半导体：有些物质(例如锗、硅、砷化镓等)的导电性能介于_______________与_______________之间．(2)半导体的特性：半导体的导电性能会随着一些物理因素的改变而改变，具有掺杂特性、热敏特性和光敏特性．导体绝缘体2．晶体管、集成电路(1)半导体二极管：具有_______________导电性，可将交流电变成直流电．(2)三极管：具有_______________信号或开、关电流的作用．(3)集成电路：用来对信息进行存储、处理、控制和显示．3．各种特殊性能的半导体器件(1)光敏电阻：在光照条件下，电阻率迅速_______________．(2)热敏电阻：有负温度系数热敏电阻和正温度系数热敏电阻．(3)发光二极管(LED)：通电后能发光的半导体器件．单向放大下降晶体与非晶体的区别与联系1．晶体和非晶体的区别晶体非晶体单晶体多晶体外形规则不规则熔点确定不确定物理性质各向异性各向同性原子排列有规则，但多晶体每个晶粒间的排列无规则无规则形成与转化有的物质在不同条件下能够形成不同的形态，同一物质可能以晶体和非晶体两种不同的形态出现，有些非晶体在一定条件下也可转化为晶体典型物质石英、云母、食盐、硫酸铜玻璃、蜂蜡、松香由以上表格内容可知：(1)同一种物质在不同的条件下可能是晶体也可能是非晶体．(2)晶体中的单晶体具有各向异性，但不是在各种物理性质上都表现出各向异性．2．晶体和非晶体的联系：在一定条件下，晶体可以变为非晶体，非晶体也可以变为晶体．关于晶体和非晶体，下列说法中正确的是()A．有规则几何外形的固体一定是晶体B．晶体在物理性质上一定是各向异性的C．非晶体不可能转化为晶体D．晶体有确定的熔点，非晶体没有确定的熔点[解析]因为外形是否规则可以用人工的方法处理，所以选项A错；多晶体在物理性质上是各向同性的，B错；实验证明非晶体在适当的条件下可以转化为晶体，C错；晶体与非晶体的区别表现在是否有确定的熔点，D对．[答案]D判断晶体与非晶体的方法：晶体与非晶体最本质的区别是晶体有确定的熔点，而非晶体无确定的熔点，由于多晶体和非晶体都具有各向同性，没有规则外形的特点，仅从各向同性或几何形状不能断定某一固体是晶体还是非晶体．1.(多选)在甲、乙、丙三种固体薄片上涂上蜡，由烧热的针接触其上一点，蜡熔化的范围如图甲、乙、丙所示，而甲、乙、丙三种固体在熔解过程中温度随加热时间变化的关系如图丁所示，以下说法正确的是()A．甲、乙为非晶体，丙是晶体B．甲、丙为晶体，乙是非晶体C．甲、丙为非晶体，丙是晶体D．甲为多晶体，乙为非晶体，丙为单晶体解析：选BD.由题图甲、乙、丙可知：甲、乙各向同性，丙各向异性；由题图丁可知：甲、丙有固定熔点，乙无固定熔点，所以甲、丙为晶体，乙是非晶体．其中甲为多晶体，丙为单晶体．故B、D正确．对晶体微观结构的认识1．晶体微观结构(1)组成晶体的物质微粒规则地在空间排列，呈现周而复始的周期性．(2)晶体内部各微粒之间存在很强的相互作用力，结构的不同、结构距离的不同，作用力的大小也不同，微粒被相互的作用力约束在一定的位置上．(3)微粒在各自的平衡位置附近做微小的振动．当外界干扰强烈或温度变化时，结构也发生变化，周期性被破坏，晶体也可以转为非晶体．2．物理性质：晶体的微观结构决定其宏观物理性质，改变物质的微观结构从而改变物质的属性，如碳原子可以组成性质差别很大的石墨和金刚石，有些晶体和非晶体在一定条件下可以相互转化．晶体、非晶体的区分关键是看有无确定的熔点，单晶体与多晶体的区分关键是看有无规则外形及物理性质是各向异性还是各向同性．(多选)下列叙述中错误的是()A．晶体的各向异性是由于它的微粒按空间点阵排列B．单晶体具有规则的几何外形是由于它的微粒按一定规律排列C．非晶体有规则的几何形状和确定的熔点D．石墨的硬度比金刚石差得多，是由于它的微粒没有按空间点阵分布[解析]晶体内部微粒排列的空间结构决定着晶体的物理性质不同；也正是由于它的微粒按一定规律排列，使单晶体具有规则的几何形状．石墨与金刚石的硬度相差甚远是由于它们内部微粒的排列结构不同，石墨的层状结构决定了它的质地柔软，而金刚石的网状结构决定了其中碳原子间的作用力很强，所以金刚石有很大的硬度．[答案]CD由于晶体和非晶体的微粒在排列上的规律不同，所以导致在各自不同方向上导热性、导电性、机械强度等物理性质不同．2.(多选)下列关于晶体和非晶体，正确的说法是()A．晶体内部的物质微粒是规则排列的，而非晶体内部的物质微粒排列是不规则的B．晶体内部的微粒是静止的，而非晶体内部的物质微粒是不停地运动着的C．晶体和非晶体并不是绝对的D．在物质内部的各个平面上，微粒数相等的是晶体，微粒数不等的是非晶体解析：选AC.晶体内部的微粒是按一定规律排列的，而非晶体则无这一特点，A正确；物质内部的微粒都在运动，B错误；晶体和非晶体在一定条件下可相互转化，C正确；即使是晶体，各个平面上的微粒数也不一定相等，D错误．对半导体的认识1．半导体的奇妙电学特性半导体的导电性能介于导体与绝缘体之间．它的电阻比导体大得多，但又比绝缘体小得多．当做导体来使用，它的电阻太大了．当做绝缘材料来使用，它的电阻太小了．但是，半导体有许多神奇而特殊的电学特性，使它获得了多方面的重要应用．半导体的导电性能可由外界条件所控制，常见特性如下表特性名称特性内容用途应用实例热敏特性半导体材料受热后，电阻随温度升高而迅速减小热敏电阻热敏温度计光敏特性半导体材料受到光照时，电阻也大大减小光敏电阻光电计时器压敏特性半导体材料受压时会改变电阻值压敏元件称重计掺杂特性掺入极微量的杂质可使其导电性能剧增晶体管发光二极管2.半导体元件的类型及特点(1)类型：用半导体材料制造的半导体二极管、发光二极管、热敏电阻、三极管及集成电路等均属半导体元件．(2)特点①半导体二极管a．半导体二极管具有单向导电性，即仅允许电流由一个方向通过元件．说明符号中的三角形可看似指向的箭头，表示电流只能沿这个方向流动．符号的左端为正极，右端为负极．b．半导体二极管的应用：检波、鉴频、限幅、电源设备的整流电路、电源供给电路中的稳压等均应用了半导体二极管．②发光二极管：是半导体二极管中的一种．主要用作指示灯，如家用电器上的电源指示灯．说明a.一般发光二极管工作电流为10mA左右，但约在3mA时就能发光．发光二极管用作显示电路中有没有电流，这比用小灯泡要省电，而且要灵敏．b．不同的发光二极管可以发出不同颜色的光．应用时常用不同的颜色表示不同的意义．如部分城市街道上的红绿灯就是用发光二极管制作的．c．通过发光二极管的电流过大会使其烧坏，因此使用时要将一个电阻与发光二极管串联使用.d．如图所示是半导体二极管正向电流与电压的图像．它与定值电阻导电特性不同．一光敏电阻和一用电器串联后接在一电源上，如图所示，当电路中的光敏电阻受到光照射时，用电器________正常工作，当光敏电阻不受光照射时，阻值__________，电流________，用电器________工作．[解析]一般光敏电阻的阻值，不受光照射时是受光照射时的100～1000倍，电路中的光敏电阻受光照射时，电流相当强，用电器可以正常工作，而光敏电阻不受光照射时，阻值增大，电流减弱，用电器停止工作．[答案]可以增大减小停止各种半导体器件在电路中一般都有特殊作用，题中由于接入一光敏电阻，此电路成为一光控电路，光成了用电器能否正常工作的“开关”．3.(多选)半导体就是导电能力介于导体和绝缘体之间的物质，以下关于其导电性能的说法正确的是()A．半导体导电能力介于导体和绝缘体之间，性能稳定B．在极低的温度下，纯净的半导体像绝缘体一样不导电C．在较高温度时，半导体的导电性能会大大增强，甚至接近金属的导电性能D．半导体中掺入杂质后，其导电性能会减弱解析：选BC.半导体材料的导电性能受温度、光照及掺入杂质的影响，故A错误．掺入杂质后半导体材料的导电性能可能会大大增强，故D错误．