半导体的应用

半导体的应用, 半导体有哪些常见的应用

半导体一般指矽晶体,它的导电性介于导体和绝缘体之间。

半导体是指导电能力介于金属和绝缘体之间的固体材料。按内部电子结构区分，半导体与绝缘体相似，它们所含的价电子数恰好能填满价带，并由禁带和上面的导带隔开。半导体与绝缘体的区别是禁带较窄，在2～3电子伏以下。

典型的半导体是以共价键结合为主的，比如晶体矽和锗。半导体靠导带中的电子或价带中的空穴导电。它的导电性一般通过掺入杂质原子取代原来的原子来控制。掺入的原子如果比原来的原子多一个价电子，则产生电子导电；如果掺入的杂质原子比原来的原子少一个价电子，则产生空穴导电。

半导体的应用十分广泛，主要是制成有特殊功能的元器件，如电晶体、积体电路、整流器、镭射器以及各种光电探测器件、微波器件等。

半导体的应用的问题

1楼2楼耸人听闻，哪有那么严重。在半导体材料投入使用以前二战都已经结束了，大量采用电子管的电器装置已经投入民用。众所周知的事实是前苏联半导体材料发展极度落后，无论米格-25歼击机还是联盟号宇宙飞船都还使用着电子管装置，直到九十年代以后俄罗斯才逐步跟上来。

对日常生活的影响，简单地说——

一切使用微控制器也就是所谓“电脑板”的电器都重归机械控制；

不会出现微型计算机，只有巨型机/大型机/小型机，即便有了个人电脑也要衣柜那么大个，耗电量惊人，绝对奢侈品，笔记本就更不用说了；

没有微机当然更没有游戏机了，玩魂斗罗超级玛丽警察抓小偷永远是幻想；

收音机最小也要新华词典那么大，注意：是辞典不是字典；

电视机仍然是阴极射线管的，因为根本生产不出液晶板，不过幸好还能看到彩电；

微波炉可能要洗碗柜那么大吧？因为电子管是很占体积的；

洗衣机是半自动型的，使用机械定时器——微波炉也是。

冰箱一定是外形大大，立升小小，噪音隆隆，前苏联就有那种玩意的实物；

照相机继续用胶卷的，什么数码DC/DV统统不存在；

摄像机会相当笨重，只能用录影带；

您好！这里是邮电局，打电话请用拨盘拨号，如需拨往外地请让我为您转接……呃，这位同志，程控交换机是什么东西？——某人工接线员；

不存在什么VCD、DVD，录影机/放像机也不太会普及——太大、太贵；

没有了微型计算机你会感觉到练得一笔好字的必要性；

飞机导d卫星飞船空间站照样满天飞，战舰航母潜艇坦克照样满世界溜达；

网际网路可能会有，但那将是各国官方、军方和科研机构御用的玩意，跟咱老百姓没啥关系；

……能想起来的差不多都写上了。

半导体的应用，最好说详细点。

试想过你的生活缺少了数字是什么概念吗？那将是一个混乱的世界，无论是你的手机号码、你的身份z号码、还是你家的门牌号，这些全部都是用数字表达的！电子游戏、电子邮件、数码音乐、数码照片、多媒体光碟、网路会议、远端教学、网上购物、电子银行和电子货币……几乎一切的东西都可以用0和1来表示。电脑和网际网路的出现让人们有了更大的想象和施展的空间，我们的生活就在这简单的“0”“1”之间变得丰富起来、灵活起来、愉悦起来，音像制品、手机、摄像机、数码相机、MP3、袖珍播放机、DVD播放机、PDA、多媒体、多功能游戏机、ISDN等新潮电子产品逐渐被人们所认识和接受，数字化被我们随身携带着，从而拥有了更加多变的视听新感受，音乐和感觉在数字化生活中静静流淌……

数字生活已成为资讯化时代的特征，它改变着人类生活的方方面面，在此背后，隐藏着新材料的巨大功勋，新材料是数字生活的“幕后英雄”。

计算机是数字生活中的重要装置，计算机的核心部件是中央处理器（CPU）和储存器（RAM），它们是以大规模积体电路为基础建造起来的，而这些积体电路都是由半导体材料做成的，Si片是第一代半导体材料，积体电路中采用的Si片必须要有大的直径、高的晶体完整性、高的几何精度和高的洁净度。为了使积体电路具有高效率、低能耗、高速度的效能，相继发展了GaAs、InP等第二代半导体单晶材料。SiC、GaN、ZnSe、金刚石等第三代宽禁带半导体材料、SiGe/Si、SOI（Silicon On Insulator）等新型矽基材料、超晶格量子阱材料可制作高温（300~500°C）、高频、高功率、抗辐射以及蓝绿光、紫外光的发光器件和探测器件，从而大幅度地提高原有矽积体电路的效能，是未来半导体材料的重要发展方向。

人机交换，常常需要将各种形式的资讯，如文字、资料、图形、影象和活动影象显示出来。静止资讯的显示手段最常用的如印表机、影印机、传真机和扫描器等，一般称为资讯的输出和输入装置。为提高解析度以及输入和输出的速度，需要发展高灵敏度和稳定的感光材料，例如镭射印表机和影印机上的感光鼓材料，目前使用的是无机的硒合金和有机的酞菁染料。显示活动影象资讯的主要部件是阴极射线管（CRT），广泛地应用在计算机终端显示器和平面电视上，CRT目前采用的电致发光材料，大都使用稀土掺杂（Tb3+、Sn3+、Eu3+等）和过渡元素掺杂（Mn2+）的硫化物（ZnS、CdS等）和氧化物（Y2O3、YAlO3）等无机材料。

为了减小CRT庞大的体积，资讯显示的趋势是高解析度、大显示容量、平板化、薄型化和大型化，为此主要采用了液晶显示技术（LCD）、场致发射显示技术（FED）、等离子体显示技术（PDP）和发光二极体显示技术（LED）等平板显示技术，广泛应用在高清晰度电视（HDTV）、电视电话、计算机（台式或可移动式）显示器、汽车用及个人数字化终端显示等应用目标上，CRT不再是一支独秀，而是形成与各种平板显示器百花争艳的局面。

在液晶显示技术中采用的液晶材料早已在手表、计算器、膝上型电脑、摄像机中得到应用，液晶材料较早使用的是苯基环己烷类、环己基环己烷类、吡啶类等向列相和手征相材料，后来发展了铁电型（FE）液晶，响应时间在微秒级，但铁电液晶的稳定性差，只能用分支法（side-chain）来改进。目前趋向开发反铁电液晶，因为它们的稳定性较高。

液晶显示材料在大萤幕显示中有一定的困难，目前作为大萤幕显示的主要候选物件为等离子体显示器（PDP）和发光二极体（LED）。PDP所用的荧光粉为掺稀土的钡铝氧化物。用类金刚石材料作冷阴极和稀土离子掺杂的氧化物作发光材料，推动场发射显示（FED）的发展。制作高亮度发光二极体的半导体材料主要为发红、橙、黄色的GaAs基和GaP基外延材料、发蓝光的GaN基和ZnSe基外延材料等。

由于因特网和多媒体技术的迅速发展，人类要处理、传输和储存超高资讯容量达太（兆兆）数字位（Tb，1012bits），超高速资讯流每秒达太位（Tb/s），可以说人类已经进入了太位资讯时代。现代的资讯储存方式多种多样，以计算机系统储存为例，储存方式分为随机记忆体储、线上外储存、离线外储存和离线储存。随机记忆体储器要求整合度高、资料存取速度快，因此一直以大规模整合的微电子技术为基础的半导体动态随机储存器（DRAM）为主，256兆位的随机动态储存器的电晶体超过2亿个。外储存大都采用磁记录方式，磁储存介质的主要形式为磁带、磁泡、软磁碟和硬磁碟。磁储存密度的提高主要依赖于磁介质材料的改进，相继采用了磁性氧化物（如g-Fe2O3、CrO2、金属磁粉等）、铁氧体系、超细磁性氧化物粉末、化学电镀钴镍合金或真空溅射蒸镀Co基合金连续磁性薄膜介质等材料，磁储存的资讯储存量从而有了很大的提高。固体（闪）储存器（flash memory）是不挥发可擦写的储存器，是基于半导体二极体的积体电路，比较紧凑和坚固，可以在记忆体与外存间插入使用。记录磁头铁芯材料一般用饱和磁感大的软磁材料，如80Ni-20Fe、Co-Zr-Nb、Fe-Ta-C、45Ni-55Fe、Fe-Ni-N、Fe-Si、Fe-Si-Ni、67Co-10Ni-23Fe等。近年来发展起来的巨磁阻（GMR）材料，在一定的磁场下电阻急剧减小，一般减小幅度比通常磁性金属与合金的磁电阻数值约高10余倍。GMR一般由自由层/导电层/钉扎层/反强磁性层构成，其中自由层可为Ni-Fe、Ni-Fe/Co、Co-Fe等强磁体材料，在其两端安置有Co-Cr-Pt等永磁体薄膜，导电层为数nm的铜薄膜，钉扎层为数nm的软磁Co合金，磁化固定层用5～40nm的Ni-O、Ni-Mn、Mn-In、Fe-Cr-Pt、Cr-Mn-Pt、Fe-Mn等反强磁体，并加Ru/Co层的积层自由结构。采用GMR效应的读出磁头，将磁碟记录密度一下子提高了近二十倍，因此巨磁阻效应的研究对发展磁储存有着非常重要的意义。

半导体的具体应用

最常见的：半导体收音机、掌上计算器、电脑内的主机板显示卡等硬体都要用道半导体、电视机里的部件也要用半导体晶片、手机内部的部件、汽车内也要用到的一些部件。目前大部分将用电器都要用到数字晶片，而不是模拟的（DSP），这些晶片说白了就是用半导体做成的。

半导体镭射器的应用

半导体二极体镭射器在镭射通讯、光储存、光陀螺、镭射列印、测距以及雷达等方面以及获得了广泛的应用

还可以作为固体镭射器的泵浦源，安防领域照明光源，现在应用的领域非常广了

半导体的三个广泛应用：

一、在无线电收音机（Radio）及电视机（Television）中，作为“讯号放大器/整流器”用。

二、近来发展太阳能（Solar Power），也用在光电池（Solar Cell）中。

三、半导体可以用来测量温度，测温范围可以达到生产、生活、医疗卫生、科研教学等应用的70%的领域，有较高的准确度和稳定性，解析度可达0.1℃，甚至达到0.01℃也不是不可能，线性度0.2%，测温范围-100~+300℃，是价效比极高的一种测温元件。

参考百度百科，仅供参考！

半导体在生活中的应用

试想过你的生活缺少了数字是什么概念吗？那将是一个混乱的世界，无论是你的手机号码、你的身份z号码、还是你家的门牌号，这些全部都是用数字表达的！电子游戏、电子邮件、数码音乐、数码照片、多媒体光碟、网路会议、远端教学、网上购物、电子银行和电子货币……几乎一切的东西都可以用0和1来表示。电脑和网际网路的出现让人们有了更大的想象和施展的空间，我们的生活就在这简单的“0”“1”之间变得丰富起来、灵活起来、愉悦起来，音像制品、手机、摄像机、数码相机、MP3、袖珍播放机、DVD播放机、PDA、多媒体、多功能游戏机、ISDN等新潮电子产品逐渐被人们所认识和接受，数字化被我们随身携带着，从而拥有了更加多变的视听新感受，音乐和感觉在数字化生活中静静流淌……

数字生活已成为资讯化时代的特征，它改变着人类生活的方方面面，在此背后，隐藏着新材料的巨大功勋，新材料是数字生活的“幕后英雄”。

计算机是数字生活中的重要装置，计算机的核心部件是中央处理器（CPU）和储存器（RAM），它们是以大规模积体电路为基础建造起来的，而这些积体电路都是由半导体材料做成的，Si片是第一代半导体材料，积体电路中采用的Si片必须要有大的直径、高的晶体完整性、高的几何精度和高的洁净度。为了使积体电路具有高效率、低能耗、高速度的效能，相继发展了GaAs、InP等第二代半导体单晶材料。SiC、GaN、ZnSe、金刚石等第三代宽禁带半导体材料、SiGe/Si、SOI（Silicon On Insulator）等新型矽基材料、超晶格量子阱材料可制作高温（300~500°C）、高频、高功率、抗辐射以及蓝绿光、紫外光的发光器件和探测器件，从而大幅度地提高原有矽积体电路的效能，是未来半导体材料的重要发展方向。

人机交换，常常需要将各种形式的资讯，如文字、资料、图形、影象和活动影象显示出来。静止资讯的显示手段最常用的如印表机、影印机、传真机和扫描器等，一般称为资讯的输出和输入装置。为提高解析度以及输入和输出的速度，需要发展高灵敏度和稳定的感光材料，例如镭射印表机和影印机上的感光鼓材料，目前使用的是无机的硒合金和有机的酞菁染料。显示活动影象资讯的主要部件是阴极射线管（CRT），广泛地应用在计算机终端显示器和平面电视上，CRT目前采用的电致发光材料，大都使用稀土掺杂（Tb3+、Sn3+、Eu3+等）和过渡元素掺杂（Mn2+）的硫化物（ZnS、CdS等）和氧化物（Y2O3、YAlO3）等无机材料。

为了减小CRT庞大的体积，资讯显示的趋势是高解析度、大显示容量、平板化、薄型化和大型化，为此主要采用了液晶显示技术（LCD）、场致发射显示技术（FED）、等离子体显示技术（PDP）和发光二极体显示技术（LED）等平板显示技术，广泛应用在高清晰度电视（HDTV）、电视电话、计算机（台式或可移动式）显示器、汽车用及个人数字化终端显示等应用目标上，CRT不再是一支独秀，而是形成与各种平板显示器百花争艳的局面。

在液晶显示技术中采用的液晶材料早已在手表、计算器、膝上型电脑、摄像机中得到应用，液晶材料较早使用的是苯基环己烷类、环己基环己烷类、吡啶类等向列相和手征相材料，后来发展了铁电型（FE）液晶，响应时间在微秒级，但铁电液晶的稳定性差，只能用分支法（side-chain）来改进。目前趋向开发反铁电液晶，因为它们的稳定性较高。

液晶显示材料在大萤幕显示中有一定的困难，目前作为大萤幕显示的主要候选物件为等离子体显示器（PDP）和发光二极体（LED）。PDP所用的荧光粉为掺稀土的钡铝氧化物。用类金刚石材料作冷阴极和稀土离子掺杂的氧化物作发光材料，推动场发射显示（FED）的发展。制作高亮度发光二极体的半导体材料主要为发红、橙、黄色的GaAs基和GaP基外延材料、发蓝光的GaN基和ZnSe基外延材料等。

由于因特网和多媒体技术的迅速发展，人类要处理、传输和储存超高资讯容量达太（兆兆）数字位（Tb，1012bits），超高速资讯流每秒达太位（Tb/s），可以说人类已经进入了太位资讯时代。现代的资讯储存方式多种多样，以计算机系统储存为例，储存方式分为随机记忆体储、线上外储存、离线外储存和离线储存。随机记忆体储器要求整合度高、资料存取速度快，因此一直以大规模整合的微电子技术为基础的半导体动态随机储存器（DRAM）为主，256兆位的随机动态储存器的电晶体超过2亿个。外储存大都采用磁记录方式，磁储存介质的主要形式为磁带、磁泡、软磁碟和硬磁碟。磁储存密度的提高主要依赖于磁介质材料的改进，相继采用了磁性氧化物（如g-Fe2O3、CrO2、金属磁粉等）、铁氧体系、超细磁性氧化物粉末、化学电镀钴镍合金或真空溅射蒸镀Co基合金连续磁性薄膜介质等材料，磁储存的资讯储存量从而有了很大的提高。固体（闪）储存器（flash memory）是不挥发可擦写的储存器，是基于半导体二极体的积体电路，比较紧凑和坚固，可以在记忆体与外存间插入使用。记录磁头铁芯材料一般用饱和磁感大的软磁材料，如80Ni-20Fe、Co-Zr-Nb、Fe-Ta-C、45Ni-55Fe、Fe-Ni-N、Fe-Si、Fe-Si-Ni、67Co-10Ni-23Fe等。近年来发展起来的巨磁阻（GMR）材料，在一定的磁场下电阻急剧减小，一般减小幅度比通常磁性金属与合金的磁电阻数值约高10余倍。GMR一般由自由层/导电层/钉扎层/反强磁性层构成，其中自由层可为Ni-Fe、Ni-Fe/Co、Co-Fe等强磁体材料，在其两端安置有Co-Cr-Pt等永磁体薄膜，导电层为数nm的铜薄膜，钉扎层为数nm的软磁Co合金，磁化固定层用5～40nm的Ni-O、Ni-Mn、Mn-In、Fe-Cr-Pt、Cr-Mn-Pt、Fe-Mn等反强磁体，并加Ru/Co层的积层自由结构。采用GMR效应的读出磁头，将磁碟记录密度一下子提高了近二十倍，因此巨磁阻效应的研究对发展磁储存有着非常重要的意义。

声视领域内镭射唱片和镭射唱机的兴起，得益于光储存技术的巨大发展，光碟存贮是通过调制镭射束以光点的形式把资讯编码记录在光学圆盘镀膜介质中。与磁储存技术相比，光碟储存技术具有储存容量大、储存寿命长；非接触式读/写和擦，光头不会磨损或划伤盘面，因此光碟系统可靠，可以自由更换；经多次读写载噪比（CNR）不降低。光碟储存技术经过CD（Compact Disk）、DVD（Digital Versatile Disk）发展到将来的高密度DVD（HD-DVD）、超高密度DVD（SHD-DVD）过程中，储存介质材料是关键，一次写入的光碟材料以烧蚀型（Tc合金薄膜，Se-Tc非晶薄膜等）和相变型（Te-Ge-Sb非晶薄膜、AgInTeSb系薄膜、掺杂的ZnO薄膜、推拉型偶氮染料、亚酞菁染料）为主，可擦重写光碟材料以磁光型（GdCo、TeFe非晶薄膜、BiMnSiAl薄膜、稀土掺杂的石榴石系YIG、Co-Pt多层薄膜）为主。光碟储存的密度取决于镭射管的波长，DVD盘使用的InGaAlP红色镭射管（波长650nm）时，直径12cm的盘每面储存为4.7千兆位元组（GB），而使用ZnSe（波长515nm）可达12GB，将来采用GaN镭射管（波长410nm），储存密度可达18GB。要读写光盘里的资讯，必须采用高功率半导体镭射器，所用的镭射二极体采用化合物半导体GaAs、GaN等材料。

镭射器除了在光碟储存应用之外，在光通讯中的作用也是众所周知的。由于有了低阈值、低功耗、长寿命及快响应的半导体镭射器，使光纤通讯成为现实。光通讯就是由电讯号通过半导体镭射器变为光讯号，而后通过光导纤维作长距离传输，最后再由光讯号变为电讯号为人接收。光纤所传输的光讯号是由镭射器发出的，常用的为半导体镭射器，所用材料为GaAs、GaAlAs、GaInAsP、InGaAlP、GaSb等。在接受端所用的光探测器也为半导体材料。缺少光导纤维，光通讯也只能是“纸上谈兵”。低损耗的光学纤维是光纤通讯的关键材料，目前所用的光学纤维感测材料主要有低损耗石英玻璃、氟化物玻璃和Ga2S3为基础的硫化物玻璃和塑料光纤等，1公斤石英为主的光纤可代替成吨的铜铝电缆。光纤通讯的出现是资讯传输的一场革命，资讯容量大、重量轻、占用空间小、抗电磁干扰、串话少、保密性强，是光纤通讯的优点。光纤通讯的高速发展为现代资讯高速公路的建设和开通起到了至关重要的作用。

除了有线传播外，资讯的传播还采用无线的方式。在无线传播中最引人注目的发展是行动电话。行动电话的使用者愈多，所使用的频率愈高，现在正向千兆周的频率过渡，电话机的微波发射与接收亦是靠半导体电晶体来实现，其中部分Si电晶体正在被GaAs电晶体所取代。在手机中广泛采用的高频声表面波SAW（Surface Acoustic Wave）及体声波BAW（Bulk Surface Acoustic Wave）器件中的压电材料为a-SiO2、LiNbO3、LiTaO3、Li2B4O7、KNbO3、La3Ga5SiO14等压电晶体及ZnO/Al2O3和SiO2/ZnO/DLC/Si等高声速薄膜材料,采用的微波介质陶瓷材料则集中在BaO-TiO2体系、BaO-Ln2O3-TiO2（Ln=La,Pr,Nd,Sm,Eu,Gd）体系、复合钙钛矿A（B1/3B￠2/3）O3体系（A=Ba,Sr；B=Mg,Zn,Co,Ni,Mn；B￠=Nb,Ta）和铅基复合钙钛矿体系等材料上。

随着智慧化仪器仪表对高精度热敏器件需求的日益扩大，以及手持电话、掌上电脑PDA、膝上型电脑和其它行动式资讯及通讯装置的迅速普及，进一步带动了温度感测器和热敏电阻的大量需求，负温度系数（NTC）热敏电阻是由Co、Mn、Ni、Cu、Fe、Al等金属氧化物混合烧结而成，其阻值随温度的升高呈指数型下降，阻值-温度系数一般在百分之几，这一卓越的灵敏度使其能够探测极小的温度变化。正温度系数（PTC）热敏电阻一般都是由BaTiO3材料新增少量的稀土元素经高温烧结的敏感陶瓷制成的，这种材料在温度上升到居里温度点时，其阻值会以指数形式陡然增加，通常阻值-温度变化率在20~40%之间。前者大量使用在镍镉、镍氢及锂电池的快速充电、液晶显示器（LCD）影象对比度调节、蜂窝式电话和移动通讯系统中大量采用使用的温度补偿型晶体振荡器等中，来进行温度补偿，以保证器件效能稳定；此外还在计算机中的微电机、照相机镜头聚焦电机、印表机的列印头、软盘的伺服控制器和袖珍播放机的驱动器等中，发现它的身影。后者可以用于过流保护、发热器、彩电和监视器的消磁、袖珍压缩机电机的启动延迟、防止膝上型电脑常效应管（FET）的热击穿等。

为了保证资讯执行的通畅，还有许多材料在默默地作著贡献，例如，用于制作绿色电池的材料有：镍氢电池的正、负极材料用MH合金和Ni(OH)2材料、锂离子电池的正、负极用LiCoO2、LiMn2O4和MCMB碳材料等电极材料；行动电话、PC机以及诸如数码相机、MD播放机/录音机、DVD装置和游戏机等数字音/视讯装置等中钽电容器所用材料；现代永磁材料Fe14Nd2B在制造永磁电极、磁性轴承、耳机及微波装置等方面有十分重要的用途；印刷电路板（PCB）及超薄高、低介电损耗的新型覆铜板（CCL）用材料；环氧模塑料、氧化铝和氮化铝陶瓷是半导体和积体电路晶片的封装材料；积体电路用关键结构与工艺辅助材料（高纯试剂、特种气体、塑封料、引线框架材料等），不一而足，这些在浩瀚的材料世界里星光灿烂的新材料，正在数字生活里发挥着不可或缺的作用。

随着科技的发展，大规模积体电路将迎来深亚微米（0.1mm）矽微电子技术时代，小于0.1mm的线条就属于奈米范畴，它的线宽就已与电子的德布罗意数相近，电子在器件内部的输运散射也将呈现量子化特性，因而器件的设计将面临一系列来自器件工作原理和工艺技术的棘手问题，导致常说的矽微电子技术的“极限”。由于光子的速度比电子速度快得多，光的频率比无线电的频率高得多，为提高传输速度和载波密度，资讯的载体由电子到光子是必然趋势。目前已经发展了许多种镭射晶体和光电子材料，如Nd:YAG、Nd:YLF、Ho:YAG、Er:YAG、Ho:Cr:Tm:YAG、Er:YAG、Ho:Cr:Tm:YLF、Ti:Al2O3、YVO4、Nd:YVO4、Ti:Al2O3、KDP、KTP、BBO、BGO、LBO、LiNbO3、K(Ta,Nb)O3、Fe:KnBO3、BaTiO3、LAP等，所有这些材料将为以光通讯、光储存、光电显示为主的光电子技术产业作出贡献。随着资讯材料由电子材料、微电子材料、光电子材料向光子材料发展，将会出现单电子储存器、奈米晶片、量子计算机、全光数字计算机、超导电脑、化学电脑、生物电脑和神经电脑等奈米电脑，将会极大地影响着人类的数字生活。

本世纪以来，以数字化通讯（Digital Communication）、数字化交换（Digital Switching）、数字化处理（Digital Processing）技术为主的数字化生活（Digital Life）正在向我们招手，一步步地向我们走来——清晨，MP3音箱播放出悦耳的晨曲，催我们按时起床；上班途中，开启随身携带的膝上型电脑，进行新一天的工作安排；上班以后，通过网际网路召开网路会议、开展远端教学和实时办公；在下班之前，我们远端启动家里的空调和溼度调节器，保证家中室温适宜；下班途中，开启手机，悠然自在观看精彩的影视节目；进家门前，我们接收网上订购的货物；回到家中，和有线电视台进行互动，观看和下载喜欢的影视节目和歌曲，制作多媒体，也可进入社群网际网路，上网浏览新闻了解天气……这一切看上去是不是很奇妙？似乎遥不可及。其实它正在和将要发生在我们身边，随着新一代家用电脑和网际网路的出现，如此美好数字生活将成为现实。当享受数字生活的同时，饮水思源，请不要忘记为此作出巨大贡献的功臣——绚丽多彩的新材料世界！

第一章

§1-1：水在哪里

一、 水的分布：

1、 海洋水：96.53%（最多）

2、 陆地淡水：约2.53%

3、 生物水：生命重要组成部分（水母）

二、 水的形态：

固态、液态、气态

三、 水的循环：

蒸发，蒸腾，凝结，降水，径流

小循环 1、陆上内循环 2、海上内循环：

大循环：海陆间水循环

§1-2：水的组成：

1、各极产生的气体名称、体积、检验方法

2、水的电解方程：水通直流电氢气+氧气

3、结论：水是由氢和氧组成的

4、水的重要性质：

颜色 无色 沸点 100℃

气味 无味 凝固点 0℃

状态 通常液体 水的异常现象 4℃体积最小

§1-3：水的密度：

1、密度定义：单位体积某种物质的质量。叫做这种物质的密度。

2、密度只跟物质本身有关，不同物质密度一般不相同。

3、密度公式：密度＝质量/体积 ρ＝m/v

4、密度单位：克/厘米3 或者 千克/米3

换算关系：1克/厘米3＝1000千克/米3

5、水的密度：ρ水=1克/厘米3＝1000千克/米3

含义：表示每厘米3水的质量为1克。

或每米3水的质量为1千克。

6、会测固体和液体的密度

 原理：ρ＝m/v

 器材：7个

 会使用天平和量筒（使用、读数）

 测固体的密度的步骤（如果密度小于水怎么 办？）

 测液体的密度的步骤（先总后剩）

§1-4：水的压强：

一、压力：

 垂直压在物体表面上的力叫压力

 会画压力的示意图

 会求两种情况下的压力（F=G；F=F外）

二、压强：

 单位面积上受到的压力叫压强，用来描述压力的作用效果。

 压强的计算公式： P=F/S

 压强的单位：帕斯卡（ Pa）1Pa=1N/m2

千帕、百帕

 增大和减小压强的方法及生活中的事例

 用控制变量法研究水内部压强的特点

液体对容器的底部和侧壁都会产生压强，深度越大，压强越大；在同一深度，液体向各个方向的压强相等。不同液体的压强还跟液体的密度有关。

§1-5：水的浮力：

一、计算浮力的方法：

 根据F浮=ρ液gV排求浮力，

 根据二力的平衡求浮力

物体在“漂浮”、“悬浮”时，F浮=G物

 利用三力平衡求浮力

F浮=G-F拉（用d簧秤测下沉物体的浮力）

F浮=G+F压（将漂浮的物体压入液体中）

二、计算浮力应特别注意：

 认真判断物体在液体中的状态，从而正确的选择公式和解题思路。

 注意区别V物、V排、V露、V空。

 读题时特别注意重要文字如“漂浮”、“悬浮”、“浸没”

三、判断物体在液体中的沉浮方法：

物体在液体中的沉浮 下沉 悬浮 上浮（最后漂浮）

比较F浮和G F浮<G F浮=G F浮>G

对实心物体比较ρ液和ρ物 ρ液<ρ物 ρ液=ρ物 ρ液>ρ物

四、物体浮沉条件的应用：

 轮船是采用“空心”的办法增大可以利用的浮力

会解释轮船从河里开到海里F浮和V排（吃水线）的变化情况（密度计同样道理）

 潜水艇：潜水艇的下潜和上浮是靠改变自身重来实现的。

§1-6：物质在水中的分散状况：

物质 悬浊液 乳浊液 溶液

特点 不均一不稳定 不均一 不稳定 均一、稳定

典型溶液 泥水、钡餐

血液 牛奶

肥皂水 盐水、碘酒、糖水、汽水 硝酸溶液

相似点 都是混合物

典型应用 水是较好的溶剂，能溶解很多物质

用有机溶剂去油脂

§1-7：物质在水中的溶解

一、饱和溶液和不饱和溶液

1、 饱和溶液:在一定温度下，在一定量的溶剂里，不能继续溶解某种溶质的溶液，称为这种溶质的饱和溶液。

2、 不饱和溶液：在一定温度下，在一定量的溶剂里，还能继续溶解某种溶质的溶液，称为这种溶质的不饱和溶液。

二、浓溶液和稀溶液：溶有较多溶质的溶液叫做浓溶液；溶有较少溶质的溶液，称为稀溶液。

饱和溶液不一定是浓溶液，不饱和溶液不一定是稀溶液

三、溶解度：

1、在一定的温度下，某物质在100 克溶剂中达到饱和状态时所溶解的质量为该物质在这种溶剂里的溶解度。

例：20℃，硝酸钾的溶解度是31.6克，表示。

2、物质的溶解性等级：

20℃时的溶解度 大于10克 1－10克 0．01－1克 小于0.01克

溶解性等级 易溶 可溶 微溶 难溶

举例 食盐 硝酸钾 氯酸钾 氢氧化钙 碳酸钙

3、会分析溶解度曲线

 大多数物质的溶解度随着温度的升高而增大（1）影响很大曲线陡 （2）影响不大曲线平缓

 极少数物质的溶解度随着温度的升高而减小， 如氢氧化钙

四、溶质的质量分数：

1、计算公式：A%＝溶质的质量/溶液的质量

＝溶质的质量/（溶质的质量＋溶剂的质量）

（常用小数或百分数表示）

2、一定要会计算：

（1）知道溶解度求饱和溶液的溶质质量分数

（2）知道饱和溶液的溶质质量分数能求溶解度（3）能解稀释问题

m质1= m质2

m液1A1%= m液2 A2%

ρ液1V液1A1%=ρ液2V液2A2%

3、配制一定溶质质量分数的溶液步骤：

A、计算（溶剂和溶质的质量或体积）

B、称量(用天平和量筒称取或量取)

C、溶解

§1-8：物质在水中的结晶

一、晶体和非晶体

1、晶体有一定的熔点和凝固点，（熔化时吸热温度不变）

2、晶体有规则的几何外形，

二、晶体的形成：

1、通过蒸发溶剂获得晶体。（适合溶解度受温度影响不大的物质，如氯化钠）

2、通过冷却热的饱和溶液得到晶体。（适合溶解度受温度影响大的物质，如硝酸类物质）

§1-9：水的利用和保护

一、水资源含义

通常说的水资源主要是指陆地上的淡水资源。

二、我国的水资源

1、水资源总量占世界第六位，但从人均占有量看我国是世界“缺水”国之一

2、从时间分配角度看：夏秋多，冬春少，年际变化大、北方较突出。

从空间分布角度看：南多北少，东多西少。

3、解决水资源不足的途径

A、寻找淡水，控制人口

B、跨流域调水

C、兴修水库

D、节约、保护水资源（节水标记？）

三．水体污染的主要来源

（1）工业废水、废渣； （2）农业废水；（3）生活污水

四、水净化方法

方法 原理 适用范围 基本 *** 作 所起作用

沉淀法 根据物质的溶解性不同 用于分离液体中混有的不溶性固体杂质 加入明矾、活性炭凝聚剂，搅拌后静置 使水中的悬浮微粒凝聚成较大颗粒而沉淀下业

过滤法 根据物质的溶解性不同 用于除去液体中混有的不溶性固体杂质 溶解，过滤（一贴二低三靠） 可除去水中的悬浮微粒

蒸馏法 根据液体物质的沸点不同 用于分离或提纯液态混合物 加热、蒸馏、冷凝 可除去水中已溶解的物质

五、精制粗盐：溶解、过滤、蒸发

第二章

§2-1：大气层

一、 大气的重要：如果没有大气，地球会怎样？

二、 大气的分层：

 依据：大气温度的垂直分布

 分层及各层温度的变化特点

对流层（0－17千米）平流层（17－50千米）中间层（50－80千米） 暖层（80－500千米） 外层（500千米以上）

三、 对流层特点：

 对流层是大气的底层。气温随高度的增加而降低。

 在两极和赤道地地区的厚度不同。两极厚度约8千米，在赤道增大到17－18千米。

 对流层集中了地球四分之三的大气质量和几乎全部的水汽、固体杂质。

 对流层最显著的特点有强烈的对流运动。

 天气复杂多变

四、对流是怎样形成的：

热空气上升，温度低的地方空气下沉。

§2-2：天气和气温

一、天气是短时间内的天气状况，主要要素有气温、气压、风、湿度和降水。

二、气温：

 测量气温的工具：温度计

一般把温度计放在一个漆成白色的百叶箱里，为什么？

 气温单位：摄氏度(℃)

 一般气温的最高值出现在午后2时，气温的最低值出现在日出前后。

§2-3：大气的压强

一、证明大气压存在的实验：马德堡半球实验等

二、大气压的大小

 用空盒气压计或水银气压计进行测量

 大气压的大小随着高度的增加而减小

1标准大气压=1.01×105帕=760毫米汞柱

三、气体（液体）的流速越大，压强越小。

§2-4：大气压与人类的生活

一.大气压对天气的影响

高压区：下沉气流，天气晴朗、干燥

低压区：上升气流，天气多为阴雨、多云。

二.大气压对人体的影响

大气压会直接影响人体血液的溶解氧，大气压越低、人体溶解氧能力越弱。（高山反映、宇航服）

三、气压与液体沸点的关系

气压增大，液体的沸点升高（高压锅的原理）

四、 生活用品与大气压：吸尘器、保鲜袋、水泵

§2-5：风

一、风：风是空气的水平运动（高压区 低压区）

二、风的两个基本要素：风向和风速：

（1）风向：

 风吹来的方向 ；

 天气符号同一短线表示，如：东风　o——

 观测用风向标

（2）风速：

 一般用风级表示

 观测用风速仪

 目测体验风级

§2-6：为什么会降水

一、空气的湿度：空气中水汽的多少，一般用相对湿度表示。

 温度越高，空气中所能含有的水汽就越多。

 测量最常用的是干湿球湿度计。

 湿度越大，空气中的水汽越丰富，成云、降水的可能性也越大。

二、降水：

 水汽凝结条件

⑴气温降低到一定程度

⑵相对湿度达到100％以上

⑶空气中微小的尘粒

 降水的形成过程：

空气上升 冷却降温水汽凝结 形成云 云滴增大，形成降水

 降水量：表示一定时间内地面积水的深度，用毫米来度量。用雨量筒来收集雨水

§2-7：明天的天气怎么样

一、怎样看天气预报：

1、阴晴： 晴天：云量在3/10以下

少云：云量在3/10-5/10

多云：云量在5/10-7/10

阴天：云量在8/10以上

2、降水：小雨：12小时内降水小于5毫米

中雨：12小时内降水5-15毫米

大雨：12小时内降水大于15毫米

3、气温：最高气温和最低气温

4、相对湿度

5、风速和风向

二、天气图：

1、等压线：气压相等的地方的连线。

2、常见的天气系统：

 高压：天气晴好；

 低压：阴雨天气

 台风：带来降雨、大风和降温。

 冷锋：向暖空气团一侧移动的锋（标志和方向）

带来降雨、大风和降温。

 暖锋：向冷空气团一侧移动的锋（标志和方向）

常带来升温、降雨天气。

§2-8：气候和影响气候的因素

一、气候：指某一地区长时间内的天气特征，包括天气的平均状况和极端状况。

二、比热容：

 单位质量的某种物质，温度每升高1℃，吸收的热量叫做这种物质的比热容。

 单位：焦／(千克•℃)

 比热容是物质的一种特性

 水的比热容最大是4.2×103焦/(千克•℃)

（1） 吸热能力强，不易升温，致冷效果好。

应用：沿海夏季凉快；用水降温（例汽车）

（2） 放热能力强，不易降温，致热效果好。

应用：沿海冬季较暖；热水取暖

三、季风的成因：

陆地 海洋

冬季 气温 低 高

气压 高 低

风向 陆地 海洋（我国盛行偏北风）

夏季 气温 高 低

气压 低 高

风向 海洋 陆地（我国盛行偏南风）

四、影响气候的因素：

§2-9：中国东部季风气候和西部的干旱气候

一、东部季风气候

1、季风气候区：夏季风能到达的地区

2、分布：大兴安岭—阴山——贺兰山——冈底斯山一线以东以南地区。

3、类型：从南往北分别是：热带季风气候、亚热带季风气候、温带季风气候

4、特点：冬季，气温低，降水少；夏季气温高，降水充沛。

二、我国西部的干旱气候

1、非季风区：夏季风不能到达的地区

2、西北部地区深居内陆，海洋水汽难以到达，年

降水量低于400毫米（干旱、半干旱)的地区

3、特点：气温日较差和年较差大；降水稀少，季节变化大。

三、寒潮、台风和洪水

 寒潮是大范围的强烈冷空气活动。是由强冷高气压活动造成的。会带来剧烈的降温、霜冻、大风和扬沙天气。

 台风是一种破坏力很大的灾害性天气。会带来大风、暴雨和降温天气。

 洪水是我国最大的自然灾害之一。

引发的原因：持续性的暴雨、台风，人类活动。

四、人类活动对气候的影响

1、温室效应：大气中二氧化碳增加，使全球变暖

2、城市“热岛”现象：

第三章

§3-1：环境对生物行为的影响

一、环境对动物行为的影响：

天气、昼夜、季节使动物有节律性行为就举例

二、环境对动物行为的影响：植物的向性

 向日葵向太阳－向光性

 根都朝地生长－向地性

 茎背地生长－茎尖的负向地性

 含羞草触摸合拢－向触性

 根向水多的地方生长－向水性

 根向化肥多的地方生长－向化性

 植物对温度的敏感反映－向热性

§3-2：神奇的激素

一、生长素与植物的向光性

1、生长素的发现过程：

达尔文实验推测可能有某种物质 温特实验证明确有促进生长的物质 郭葛分离出生长素

2、植物向光性的原因：生长素在植物体内会分布不均匀，从而产生向光性生长。

3、生长素既能促进生长，又能抑制生长

二、胰岛素与血糖含量

血糖含量在体内基本维持90毫克/100毫升左右

血糖含量上升 胰岛素分泌增加 血糖含量下降；

血糖含量下降 胰岛素分泌减少 血糖含量上升

三、内分泌腺及其作用：

四、激素分泌失调会引起一些疾病

激素分泌情况 疾 病

幼年时生长激素分泌不足 侏儒症

智力正常

幼年时生长激素分泌过多

巨人症

成年人生长激素分泌过多

肢端肥大症

胰岛素分泌不足

糖尿病

幼年时甲状腺激素分泌不足

呆小症

智力低下

甲状腺激素分泌过多

甲亢

§3-3：神经调节

一、对刺激的反应过程：

接受信息 传导信息处理信息传导信息 作出反应

二、信息的接受和传导：

细胞体

神经元树突：数条，短,呈数枝状分支

突起

轴突：一条，长而分支少

三、神经系统的组成：脑

中枢神经系统脊髓 反射：有许多低级的神经中枢

传导：使脑和身体各部分相联系

神经系统

脑神经：

周围神经系统脊神经：

植物性神经

由两个半球组成

大脑 管理身体不同部位的功能

脑 脑干背侧，大脑的后下方

小脑 负责人体动作的协调性

大脑的下面

脑干 主要控制循环系统、呼吸系统的运动

四、应答性反应与发射弧

感受器 传入神经 神经中枢 传出神经 效应器

§3-4：动物的行为

1、动物行为的产生，主要受神经系统的调控，同时也受身体内部激素的调控。两者是共同协调，相辅相成的

2、动物行为的分类及特点：

类别 先天性行为 后天学习行为

形成

生来具有的本能 不是生来具有，而在成长过程中形成

反应神经 大脑皮层以下神经中枢 大脑神经中枢

获得途径 由体内遗传物质所决定 通过生活经验和学习逐渐建立起来

适应性

适应相对稳定的环境, 无脊椎动物的主要行为方式 适应不断变化的复杂环境,动物越高级，后天学习行为越占优势

3、能区分各种动物行为

§3-5：体温的控制

一、人体的体温是相对恒定的，内部温度:37℃二、能维持恒定体温的原因

是机体的产热和散热过程保持动态平衡的结果。

三、体温受脑干中的体温调节中枢的控制

1、低温环境下：

2、高温环境下：

第四章

第四章 电路探秘

第一节电路图

组成：电源、用电器、开关、导线

电路开路（断路）：某处断开电路中没有电流的电路。

状态 通路（闭合电路）：电路中有电流的电路。

短路：不经过用电器，直接用导线把电源两极连接起来——电源短路

（另外，还有一种短路，叫用电器短路。）

连接方式：串联电路、并联电路

第二节电流的测量

1. 电流的形成原因：电荷的定向移动。

2．电流方向的规定：正电荷的定向移动方向。

（金属导体中实际移动的是带负电的自由电子，此时电路中的电流方向与电荷的实际移动的方向相反。）

3．电流强度简称电流，用符号I来表示，电流的单位：安培

4．电流表的符号 。使用方法为

（1）、使用前应先检查指针是否指零。用试触法确定量程。

（2）、必须把电流表串联在电路中。

（3）、使电流从标有“+”接线柱流入电流表,从标有“-”的接线柱流出电流表。

（4）、绝对不允许把电流表直接接到电源的两极。

（5）、被测电流的大小不能超过电流表的量程。

第3节 物质的导电性

一、导体：

容易导电的物质。如：金属、石墨、人体、大地、食盐水。

二、绝缘体：

不容易导电的物质。如：橡胶、玻璃、瓷、塑料、干木头、油和干燥的空气等。

三、半导体

导电能力介于导体和绝缘体之间的一类物质。半导体材料：硅、锗。

金属导体导电的原因是 ：内部存在大量自由移动的电子。

绝缘体不导电的原因是：内部几乎不存在自由电荷。

四、电阻

1、电阻是导体对电流的阻碍作用。

2、电阻用字母R表示，电阻的单位：欧姆，简称：欧，符号：Ω

3、

第4节 影响导体电阻大小的因素

1．导体电阻与长度的关系－粗细相同、材料相同的导体，越长，电阻越大

2．导体电阻与粗细的关系—长度、材料相同的导体，越粗，电阻越小。

3．导体电阻与材料的关系—长度、粗细相同，但材料不同的导体电阻不同

4．与温度的关系—一般导体的温度越高，电阻越大

第5节 变阻器的使用

一．滑动变阻器

1．原理：改变电阻线在电路中的长度，从而改变接入电路的电阻。

2．构造：

3、结构示意图：

3．电路符号：

4．使用：上、下各有一个接线柱接入电路中。

5．注意：①通过变阻器电流不能超过其最大值

②使用前应将电阻调到最大

③用滑动变阻器改变哪个用电器的电流，就跟哪个用电器串联。

第6节 电压的测量

一．电压

1．作用：电压使电路中形成电流

2．获得：电源是提供电压的装置

3．符号：U

4．单位：国际单位：伏特，简称伏，符号V

常用单位：kV、mV、μV

换算关系：1kV = 1000V

1V = 1000 mV

1mV = 1000μV

5．重要的电压值：

① 一节干电池的电压U=1.5V

② 家庭电路的电压U=220V

③ 对人体的安全电压是U不高于36V

二．电压的测量

1． 测量工具：电压表

2．电路符号：

3．电压表的示数： 量程每大格每小格

3V 1V 0.1V

15V 5V 0.5V

4．使用规则：

① 电压表要并联在电路中。

② “+”、“-”接线柱接法要正确。

③ 被测电压不要超过电压表的最大测量值。

④ 电压表可以直接连到电源的两极上，测出的是电源的电压。

第7节 电流、电压、电阻

1．实验：

（1）、保持 电阻 不变，改变电压 ，研究 电流与电压 之间的关系；

（2）、保持 电压 不变，改变电阻 ，研究电流与电阻 之间的关系。

2．欧姆定律

当导体的电阻不变时，导体中的电流与导体两端的电压成正比

当导体两端的电压不变时，导体中的电流与导体的电阻成反比

数学表达式：

第八节 串、并联电路的特点

电流 电压

串联电路 I＝I1＝I2 U总＝U1+U2

并联电路 I＝I1+I2 U总＝U1=U2

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