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科普阅读题 适中0.65 引用1 组卷43
请阅读《LED灯》并回答问题。

LED灯

LED是英文lightemittingdiode(发光二极管)的缩写,是一种能够将电能转化为可见光的固态的半导体器件,它可以直接把电能转化为光能,LED的心脏是一个半导体的晶片,半导体晶片由两部分组成,一部分是P型半导体(称为P区),另一部分是N型半导体(称为N区),在P区和N区之间有一个过渡层,称为P﹣N结,整个晶片被环氧树脂封装起来,如图1所示。当电流从正极流入晶片的时候,电子就会被推向P区,在P区里电子跟空穴复合。然后就会以光子的形式发出能量,这就是LED灯发光的原理,如果电流从负极流入晶片则LED不发光,LED具有单向导电性。光的波长也就是光的颜色,是由形成P﹣N结的材料决定的。如图2所示,为一条可以发出不同颜色的LED灯带。
20世纪60年代,科技工作者研制成功了LED发光二极管,经过近30年的发展,大家十分熟悉的LED,已能发出红、橙、黄、绿、蓝等多种色光,然而照明实用的白色光LED仅在2000年以后才发展起来。LED灯相比于白炽灯和节能灯而言,突出的优势可以概括为:一是节能,白光LED的能耗仅为白炽灯的,为节能灯的;二是LED灯的寿命长,正常情况下LED灯的使用寿命可达到数个万小时。
LED技术进步日新月异,它的发光效率正在取得惊人的突破,价格也在不断的降低。一个白光LED进入家庭的时代正在迅速到来。

请根据上述材料,回答下列问题。
(1)LED灯主要是一种______器件;
(2)LED灯跟普通光源相比,优势为______(写出一条即可);
(3)小明把一个LED灯和零刻度线在表盘中央的电流表串联后连接在电压为3V的电源两端,观察到电流表有示数且LED灯发光,如图3甲所示。然后他把电源的正负极互换位置,发现电流表无示数且LED灯不发光,如图3乙所示,根据这两次实验的实验现象,可以得出的结论是______
23-24九年级上·北京·期中
知识点:半导体的概念 答案解析 【答案】很抱歉,登录后才可免费查看答案和解析!
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阅读《物体电阻与温度的关系》,回答题.

物体电阻与温度的关系


当温度不断升高,物体的电阻是否会不断变大,最终变成无限大呢?其实,不同材料的物体情况各有不同.
金属导体,如铁、铜等,其电阻率(电阻率是用来表示各种物质电阻特性的物理量)随温度的升高而变大.这是因为温度升高,金属材料中自由电子运动的阻力会增大,电阻就会不断变大.到了一定温度,物态开始发生变化,例如:从固体变成液体,再从液体变成气体.在物态变化时,由于原子的排列变得更为混乱、分散,电阻率还会出现跳跃式的上升.
半导体,由于其特殊的晶体结构,所以具有特殊的性质.如硅、锗等元素,它们原子核的最外层有4个电子,既不容易挣脱束缚,也没有被原子核紧紧束缚,所以半导体的导电性介于导体和绝缘体之间.但温度升高,半导体原子最外层的电子获得能量,挣脱原子核的束缚成为自由电子,可供其他电子移动的空穴增多,所以导电性能增加,电阻率下降.掺有杂质的半导体变化较为复杂,当温度从绝对零度上升,半导体的电阻率先是减小,到了绝大部分的带电粒子离开他们的载体后,电阻率会因带电粒子的活动力下降而稍微上升.当温度升得更高,半导体会产生新的载体(和未掺杂质的半导体一样),于是电阻率会再度下降.
绝缘体和电解质,它们的电阻率与温度的关系一般不成比例.
还有一些物体,如锰铜合金和镍铬合金,其电阻率随温度变化极小,可以利用它们的这种性质来制作标准电阻.
当温度极高时,物质就会进入新的状态,成为等离子体.此时,原子被电离,电子溢出,原子核组合成离子团,因此即使原本物质是绝缘体,成为等离子体后也可导电.
如果温度更高会是什么情况?据报道,美国能源部布鲁克海文国家实验室下属的研究小组,利用相对论重离子对撞机成功地制造出有史以来最高温度,该极端状态产生的物质成为新的夸克胶子混合态,其温度约为四万亿摄氏度,是太阳核心温度的25万倍.这种物质存在的时间极短(大约只有10s---28s),所以它的电性质尚不明确.
总之,物体电阻与温度之间的关系非常复杂,温度升高到一定程度时,物体的电阻并不一定会变得无限大,使得电流完全无法通过.
请根据上述材料,回答下列问题:
(1)绝缘体成为等离子体后________导电.(选填“能够”或“不能”)
(2)本文的第二自然段,研究的科学问题的自变量是温度,因变量是________
(3)一般情况下,随着温度的升高,下列说法正确的是________
A.金属导体的导电性会增强        
B.半导体材料的电阻率可能会减小        
C.用镍铬合金制成的滑动变阻器的最大阻值变小        
D.温度升高,金属材料中自由电子运动的阻力会减小,电阻就会不断变大.
(4)利用锰铜合金和镍铬合金制作的标准电阻,其电阻率随温度变化________.(选填“很大”或“极小”)
阅读短文并回答问题。

LED光源


如图甲是时下较为流行的LED手电筒和LED吸顶灯,它的主要部分是高亮度白色发光二极管,这种发光二极管主要由硅、砷等半导体材料制成,具有光效高、耗电少,寿命长、易控制、免维护、安全环保等优点,是继白炽灯、卤素灯和节能荧光灯后新兴的第四代电光源,是极具发展前途的新光源。它的发光原理与白炽灯先发热后发光的原理截然不同,是直接把电能转换成光能的器件,因而其发光效率较高(发光效率指光能占电能的百分比例),是新一代固体冷光源,将逐步取代传统光源。图乙是元件实物及符号。由于二极管具有单导电性,使用时必须将它的正极与电源正极相连,二极管才能处于导通状态,否则处于截止状态。利用图丙所示电路可以研究发光二极管的工作特性,把一个正常工作电压为3V的LED接入电源电压恒为4.5V的电路,闭合开关,即处于导通状态,调节变阻器滑片,改变两端的电压和电路中电流,记录多组电压、电流数据,可以得到电压表与电流表示数关系,如丁所示

       
(1)LED灯主要由______(选填“导体”、“半导体”或“超导体”)材料制成;它之所以节能,被称为冷光源,是因为LED灯的发光效率比白炽灯______(选填“高”或“低”);
(2)在图丙中,闭合S,调节滑动变阻器,使LED灯正常发光;断开S,改变电源的正负极后再闭合S,LED灯______(选填“能”或“不能”)发光;根据图丁,这只LED灯导通时的最低电压为______V;
(3)如图戊是白炽灯与LED灯正常工作时,将电能转化为光能和内能的比例饼状图,LED灯的发光效率为______,则一只10W的LED灯正常发光时,其亮度相当于一只_____W的白炽灯正常发光时的亮度。
阅读下列短文, 回答问题:

半导体二极管


半导体二极管主要由P型半导体、N型半导体、接线端、外壳组成,其结构及对应的电路符号如图甲、乙所示。二极管具有单向导电性,当二极管两端加正向电压时,电流从正接线端流进二极管时,二极管导通, 相当于一根导线,必须说明,当加在二极管两端的正向电压很小时,二极管仍然不能导通, 只有当正向电压达到某一数值以后,二极管才能真正导通,导通后二极管两端的电压基本上保持不变(锗管约为0.3V,硅管约为0.7V)。而电流负接线端流入时,二极管断路,实际上不会有电流通过。

(1)如图丙,已知电源电压为3V,则开关S闭合后,灯泡 L___________(能/不能)发光,电压表的示数为___________ V;
(2)如图丁所示,将一个锗材料二极管、电阻R和电流表串联接入电路中,电源电压恒为3V不变,电阻 R1=30Ω。开关S闭合后,电流表有示数,电压表的示数为___________ V,电流表示数为___________ A;
(3)遥遥领先的华为Mate 60 内置麒麟9000芯片,采用了全球领先的 5nm工艺制程。芯片主要材料是(      )
A. 绝缘材料             B.超导材料             C. 金属材料             D.半导体材料
(4)利用P型元件和N型元件串联,如图戊所示,当电流通过时,P、N型材料的两端会产生温度差(珀尔帖效应),从而制成了电脑的散热器,在电流方向由N流向P的地方吸热,而在电流方向从P流向N的地方放热。靠近电脑发热体(CPU)的是图戊中________(选填 “上方”或“下方”)的陶瓷片。

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