第四代电光源——LED

如图甲是时下较为流行的LED手电筒和LED吸顶灯，它们的主要部分是高亮度发光二极管，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、寿命长、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。LED的发光原理与白炽灯截然不同，是直接把电能转换成光能的器件，因而其发光效率较高，是新一代固体冷光源，将逐步取代传统光源。图乙是LED的元件实物及符号。

二极管具有单向导电性，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：把一个额定电压（正常发光时电压）为3V的LED接入电源电压恒为的电路，闭合开关S，LED即处于导通状态，调节变阻器滑片，改变LED两端的电压和电路中电流，记录多组电压、电流值，可以得到电压表与电流表示数关系，如图丁所示。

（1）LED灯主要由{#blank#}1{#/blank#}（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，是因为电热转换损耗的能量较白炽灯{#blank#}2{#/blank#}（选填“高”或“低”）；

（2）在图丙中，闭合开关S，调节滑动变阻器，使LED灯正常发光；断开开关S，改变电源的正负极后再闭合S，LED灯{#blank#}3{#/blank#}（选填“能”或“不能”）发光，此时LED灯两端{#blank#}4{#/blank#}（选填“有”或“无”）电压。根据图丁，这只LED灯导通时的最低电压为{#blank#}5{#/blank#}V。

（3）小刚对LED灯都非常感兴趣，他把两种不同的金属片A、B插入柠檬，制成“水果电池”，与电压表连接在一起，如图戊所示，闭合开关，电压表示数为 ， 则A金属片是柠檬电池的{#blank#}6{#/blank#}极；若二极管断路，则电压表{#blank#}7{#/blank#}（填“有”或“没有”）示数。

（4）小刚用一个变光二极管再进一步做实验，通过实验发现：电流从其P端流入时发红光，从其Q端流入时发绿光，则该变光二极管的内部结构可能是图中的{#blank#}8{#/blank#}（选填字母）。

A．   B．   

C．   D．   

半导体

物质存在形式多种多样，固体、液体、气体、等离子体等。通常把导电性差的材料，如陶瓷、橡胶、玻璃、人工晶体等称为绝缘体。把导电性比较好的金属如金、银、铜、铁、锡、铝等称为导体。把介于导体和绝缘体之间的材料称为半导体，如锗、硅、砷化镓等.

半导体导电性能会受温度、光照和掺加杂质等多种因素影响，特别是掺杂可改变半导体的导电能力和导电类型，这是其广泛应用于制造各种电子元器件和集成电路的基本依据.一些半导体，在温度升高时，导电性能迅速增强.利用这种特性，可以做出体积很小的热敏电阻，用来测量温度的变化.还有些半导体，在没有光照时不容易导电，有光照时则有良好的导电性能.用它们做成的光敏电阻可以用在需要对光照反应灵敏的自动控制设备中.

从电子技术的发展对人类社会的影响来看，以半导体为代表的新材料的研制与开发起到了举足轻重的作用.半导体芯片通常也可称为集成电路，是指在半导体片材上进行浸蚀、布线、制成的能实现某种功能的半导体器件.不只是硅芯片，常见的还包括砷化镓、氮化镓、碳化硅等半导体材料.半导体制造的过程就是“点石成金”的过程，主要是对硅晶圆的一系列处理，简单来说就是通过外延生长、光刻、刻蚀、掺杂和抛光，在硅片上形成所需要的电路，将硅片变成芯片.半导体在电子技术中有广泛的应用.除计算机之外，手机、家电、航天、光纤通信等所有与现代文明相关的高技术产品几乎都离不开半导体材料.