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6.4.1 跨学科实践：半导体与光伏发电（第一课时）
第4节
第5章 欧姆定律
（教科版）九年级
上
大单元教学
大单元知识框架
学习目标
1.物理观念：知道半导体导电性能的特殊性，理解二极管的单向导电性。
2.科学思维：通过对比导体、绝缘体与半导体的导电差异，分析“掺杂改性能”的逻辑；从二极管实验现象归纳导电规律，培养分析与归纳能力。
3.科学探究：能自主完成“二极管导电性”实验，观察、记录现象并分析结果，提升实验探究技能。
4.科学态度与责任：了解半导体技术对芯片、光伏发电等领域的核心作用，增强对科技与社会发展关系的认识，激发探索兴趣。
激趣导入
荒漠中，野岭上，蓝天下，一排排光伏电池板倒映着碧蓝的天空和洁白的云朵，不时有飞鸟的身影划过，安静、美丽、壮观。清洁能源正悄悄走进千家万户…
激趣导入
光伏电池板由半导体材料制成。半导体（semi conductor）是导电性能介于导体和绝缘体之间的一些材料，如硅（Si）、锗（Ge）、砷化镓（GaAs）等等。半导体只有在一定条件下才能导电。
任务一：认识半导体
半导体的导电性可通过掺杂、温度或光照进行调控。
半导体特性
掺入磷（P）或硼（B）可分别形成N型（电子导电）或P型（空穴导电）半导体，进而构成二极管、三极管等核心电子器件。
半导体应用
二极管
三极管
新知探究
实验探究
先把一个发光二极管、一节千电池和开关串联，再把发光二极管反向接入电路，观察有什么变化。
实验探究：二极管的导电性
实验：二极管的单向导电
（a）发光二极管亮了
（b）发光二极管没亮
新知探究
观看实验视频：探究二极管的导电性
新知探究
实验现象：发光二极管正向接入电路时能够发光，反向接入电路时不能发光。
实验结论：二极管具有单向导电性，即只允许电流从它的正极流向负极，反向几乎不能导电。
除发光二极管外，以下电子元件也具有单向导电性：
普通二极管（如整流二极管）、肖特基二极管、晶闸管（SCR，可控硅）、理想二极管 IC（集成器件）
任务二：半导体的应用
半导体无处不在。它们控制着计算机、手机、汽车、飞机、医院中的CT机、无人机、导弹以及生活中无处不在的其他电子设备。
半导体广泛应用于多个重要技术领域，如集成电路、通信设备、光伏发电、激光与照明、大功率电源转换等。
某些半导体材料的导电性能受温度、光照、压力等影响而显著变化，某些半导体有特殊的光电特性，能在一定条件下释放光能。
新知探究
人们利用半导体的这些特性，制成了热敏电阻、光敏电阻、力敏电阻等传感元件，以及二极管、三极管、整流器等电子元件，还发明了半导体激光器、LED 光源、太阳能电池、芯片等器件。
手机里面的传感器
手机里面的环境光传感器
新知探究
新知探究
电动汽车充电桩应用半导体整流，将交流电转化为直流电
LED是主要的照明光源
中国空间站上巨大的太阳能电池板
新知探究
芯片（chip），是在一块半导体薄片上集成二极管、三极管和其他电子元件而制成的电路。芯片的发明和应用，是二十世纪的一项创举，是信息时代的基础。
芯片是许多电子设备的核心元件
新知探究
集成电路、芯片、计算机、手机的核心元件。
电子器件
LED光源、太阳能电池、激光二极管，应用于照明、通信、光伏发电。
光电器件
热敏、光敏、力敏电阻，用于环境监测、汽车电子、医疗设备。
传感器
IGBT、MOSFET等功率器件支持电力电子与电机控制。
能源转换
新知探究
半导体广泛应用于多个重要技术领域
课堂小结
半导体与光伏发电
（第一课时）
核心概念
半导体：导电介于导体/绝缘体，可掺杂调控
—实验探究：正接发光，反接不发光 → 结论：单向导电性
跨学科应用
信息：芯片（逻辑开关）、传感器（光敏/热敏）
能源：光伏发电（光电效应）
生活：LED灯、手机防反接
二极管：PN结 单向导电性
实验探究
练习与应用
1.下列材料中，属于半导体的是（ ）
铜导线　 B.硅芯片 　C.橡胶　 D.玻璃
2.二极管的单向导电性源于（ ）
金属材料的特性　 B.PN 结的内电场　
C.掺杂后电阻增大　 D.温度变化
B
B
3.下列设备中，没有利用半导体单向导电性的是（ ）
光伏发电板　 B.整流器　
C.LED 指示灯　 D.手机防反接电路
A
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