1.3《元素周期表应用——解密硅半导体原理》教学课件-（共25张PPT）鲁科版高中化学（2019）必修二

元素周期表应用 鲁科版高一化学必修2第 1 章原子结构 元素周期律第3节 ———解密硅半导体原理 【总任务】 如果你是一名太阳能电池工程师，要寻找性能良好的太阳能电池材料。 【问题组1】 1. 从晶体Si的微观结构分析为何硅能做半导体材料呢？ 任务一 铵态氮肥的生产 任务一 解密硅的半导体原理 任务一 铵态氮肥的生产 任务一 解密硅的半导体原理 通过向硅单质中“掺杂”其他元素，能够增强导电性。这是因为加入的其他原子的最外层电子数不同于硅原子，从而打破硅单质中稳定的晶体结构，使得多出的电子可以在晶体中移动，成为可以形成电流的自由电子。 掺杂某些元素后有多余的电子形成了移动的自由电子，带负电，叫N型半导体。掺杂某些元素后会产生空穴，使电子在空穴中迁入和迁出，带正电，叫P型半导体。 资料在线① 【问题组1】 2. 根据给出的资料，结合硅的结构示意图分析哪些元素可以掺杂到硅中增强导电性呢? 任务一 铵态氮肥的生产 掺杂磷的硅晶体 向硅晶体中掺进少量P元素，除了一些必要的电子用于维持晶体结构外，多出的电子形成了可以移动的自由电子，从而形成电流。像硅晶体掺有磷的半导体称为N型半导体，因存在多余的电子，带负电。 任务一 解密硅的半导体原理 任务一 铵态氮肥的生产 掺杂硼的硅晶体 掺杂最外层电子数较少的B元素，这种最外层电子数少于 4 个的非金属元素，导致应该存在电子的区域产生空穴，使得电子即可在这些空穴中迁入和迁出，从而产生电流。这样通过空穴导电的半导体称为P型半导体，因为缺电子表现出类似正电荷在晶体中“跑动”的特点。 任务一 解密硅的半导体原理 任务一 铵态氮肥的生产 Si 元素称为半导体元素，半导体材料特指导电能力介于导体与绝缘体之间的一类材料。半导体的导电性可以通过掺入其他元素进行调节，最终得到 带 正 电 的 P ( positive )型半导 体 和 带 负 电 N( negative) 型半导体。当两类半导体结合时即可形成电势差，从而可以作为电源使用。 PN结 当P型和N型半导体结合在一起时，在两种半导体的交界面区域里会形成一个特殊的薄层。由于P型半导体多空穴，N型半导体多自由电子，两边的电子出现浓度差时，就会导致界面的P型一侧带负电，N型一侧带正电。这时N区的电子会扩散到P区，P区的空穴会扩散到N区，一旦扩散就形成了一个由N指向P的“内电场”，从而阻止扩散进行。达到平衡后，这样一个特殊的薄层就会形成电势差，从而形成PN结。当晶片受光后，PN结中N型半导体的空穴往P区移动，P区中的电子往N区移动，从而形成从N区到P区的电流。然后在PN结中形成电势差，这就形成了电源。 资料在线② 任务一 解密硅的半导体原理 任务一 铵态氮肥的生产 任务一 解密硅的半导体原理 【深度思考】基于硅做半导体的原理探究，你是否能总结分析物质性质的新角度呢？ 要求：依据上节课建立的“位—构—性”从属关系模型的基础上继续完善模型，将写有下列名词的磁力卡片进行合理排列并说明内在关联。“物质组成结构、物质的性质、物质用�———�。 元素位置 原子结构 元素性质 物质性质 物质用途 物质组成 结构 反映 决定 反映 反映 决定 反映 反映 决定 反映 决定 决定 反映 化合价 原子半径 原子得失电子能力 最外层电子数 电子层数 核电荷数 周期 族 原子序数 物理性质 模型建构 元素Si 【问题组2】 1. 预测碱金属元素原子失电子能力的变化情况，从原子结构角度进行解释说明。 任务一 铵态氮肥的生产 任务二 寻找硅的掺杂元素 【问题组2】 2. Na、K与水反应现象的相同点与不同点是什么？ 3. 碱金属元素与水反应剧烈程度增强，说明了同主族元素的金属性如何变化？原子失电子能力和单质的还原性如何变化？最高价氧化物对应水化物的碱性如何变化? 4. 推测碱金属元素与O2反应的剧烈程度。 任务一 ... ...