Question

4．閱讀短文，回答問題：
半導(dǎo)體的應(yīng)用半導(dǎo)體指常溫下導(dǎo)電性能介于導(dǎo)體與絕緣體之間的材料．半導(dǎo)體是指一種導(dǎo)電性可受 控制，范圍可從絕緣體至導(dǎo)體之間的材料．
發(fā)光二極管（LED）是半導(dǎo)體二極管的一種，具有單向?qū)щ娦裕��?dāng)二極管兩端外加正向電壓時(shí)，如果正向電壓很小，正向電流也幾乎為零，當(dāng)正向電壓大于某個(gè)值以后，二極管 正向?qū)�通，電流隨電壓增大而迅速上升．當(dāng)二極管兩端外加反向電壓不超過一定范圍時(shí)，通過二極管的電流幾乎為零，二極管處于截止?fàn)顟B(tài)．外加反向電壓超過某一數(shù)值時(shí)，反向電流會(huì)突然增大，這種現(xiàn)象稱為電擊穿．因而使用時(shí)應(yīng)避免二極管外加的反向電壓過高．

（1）如圖甲是一種常見的LED手電筒，發(fā)光元件由5個(gè)發(fā)光二極管并聯(lián)組成，每個(gè)發(fā)光 二極 管的額定電流為30mA，它的能量是由可反復(fù)充電使用的電池提供，且LED燈發(fā)光的顏色會(huì)隨電壓的變化而變化，如表格所示．將一個(gè)LED與50Ω的定值電阻R串聯(lián)，已知電源電壓為 4.2V 保持不變，閉合開關(guān)S，毫安表（為讀數(shù)更精確的電流 表）的讀數(shù)為20mA，此時(shí)LED燈發(fā)出藍(lán)色的光．

兩端的電壓/V	2	2.4	3.2
LED 燈的顏色	紅	黃	藍(lán)

（2）如圖乙所示為某發(fā)光二極管中的電流隨它兩端電壓變化的曲線．
①圖甲可知，當(dāng)該二極管兩端的正向電壓為0.2V 時(shí)，二極管處于截止（接通/截止）狀態(tài)； 當(dāng)該二極管兩端的反向電壓為 50V 時(shí)，二極管將會(huì)（會(huì)/不會(huì)）被擊穿
②該發(fā)光二極管兩端的正向電壓為0.5V時(shí)的電阻大于（大于/等于/小于）正向電壓為0.7V時(shí)的電阻．
（3）某家用插座用一只“2V 100mA”發(fā)光二極管（與一定值電阻串聯(lián)在電路中）作為指示燈．將該插座接在家庭電路中，指示燈正常發(fā)光，則在200s內(nèi)電流通過該發(fā)光二極管所做的功20J．

Answer 1

分析 （1）一個(gè)LED與50Ω的定值電阻R串聯(lián)，知道電路中的電流，根據(jù)歐姆定律求出定值電阻兩端的電壓，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)求出燈泡兩端的電壓，然后由表格信息得出LED燈發(fā)光的顏色；
（2）①觀察電流隨它兩端電壓變化的曲線，根據(jù)電壓所對(duì)應(yīng)的電流，逐項(xiàng)分析解答；
②根據(jù)圖甲，找出0.5V和0.7V時(shí)對(duì)應(yīng)的電流變化情況，可判斷二極管的電阻變化情況；
（3）利用公式W=UIt可計(jì)算電流通過二極管所做的功．

解答 解：
（1）一個(gè)LED與50Ω的定值電阻R串聯(lián)，由I=$\frac{U}{R}$可得，定值電阻R兩端的電壓：
U_R=IR=20×10^-3A×50Ω=1V，
因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，
所以，LED燈兩端的電壓：
U_LED=U-U_R=4.2V-1V=3.2V，
由表格數(shù)據(jù)可知，此時(shí)LED燈發(fā)出藍(lán)顏色的光；
（2）①當(dāng)二極管兩端的正向電壓為0.2V時(shí)，正向電流為零，二極管處于截止?fàn)顟B(tài)；
當(dāng)二極管兩端的反向電壓為50V時(shí)，反向電流會(huì)突然增大，二極管將會(huì)被擊穿；
②由圖甲可知，該發(fā)光二極管兩端的正向電壓為0.5V時(shí)，電路中的電流小于正向電壓為0.7V時(shí)的電流，且I-U曲線的傾斜程度變大，由歐姆定律可知，二極管的電阻逐漸減小，所以0.5V時(shí)的電阻大于0.7V時(shí)的電阻；
（3）指示燈正常發(fā)光，電流通過發(fā)光二極管所做的功：W=UIt=2V×0.1A×100s=20J．
故答案為：（1）藍(lán)；
（2）①截止；會(huì)；②大于；
（3）20．

點(diǎn)評(píng) 本題通過對(duì)半導(dǎo)體應(yīng)用的介紹，考查了我們對(duì)發(fā)光二極管的特點(diǎn)的了解以及對(duì)電功公式的運(yùn)用等，綜合性強(qiáng)，重點(diǎn)是要學(xué)會(huì)觀察圖象獲取正確的信息．