Question

4．閱讀下面的短文．回答問題：半導(dǎo)體制冷

    半導(dǎo)體材料有P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體兩種，除了可以用于各種電子元器件外，還可以用作制冷材料，甲圖是一個(gè)半導(dǎo)體制冷單元的原理圖，P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體的上端和銅片A連接，下端分別和銅片B連接后接到直流電源的兩端，此時(shí)電路的電流方向是從N型半導(dǎo)體經(jīng)A流向P型半導(dǎo)體，銅片A會(huì)從空氣吸收熱量．銅片B會(huì)向空氣放出熱量，反之，改變直源電源的正負(fù)極方向，使電流方向從P型半導(dǎo)體經(jīng)A流向N型半導(dǎo)體，這時(shí)．銅片B會(huì)從空氣吸收熱量，銅片A會(huì)向空氣放出熱量．
    半導(dǎo)體中有可以自由移動(dòng)的電荷．通電時(shí)，電荷移動(dòng)的方向與電流方向相反．由于電荷在不同的材料中具有不同的能量，當(dāng)它從高能量狀態(tài)向低能量狀態(tài)運(yùn)動(dòng)時(shí)放出熱量；從低能量狀態(tài)向高能量狀態(tài)運(yùn)動(dòng)時(shí)吸收熱量．
    從銅片上吸收（放出）熱量的多少可用公式Q=π•I表示，其中，I為電流的大小，π稱為“帕爾帖系數(shù)”，吸收熱量時(shí)π為正值，放出熱量π為負(fù)值，π的絕對(duì)值不變．
請(qǐng)回答下列問題：
（1）如甲圖，若要使一個(gè)電冰箱箱內(nèi)的溫度下降，銅片A置于電冰箱箱內(nèi)，銅片B置于電冰箱箱外（前兩空選填“箱內(nèi)”或“箱外”），這就是半導(dǎo)體電冰箱的工作原理；
（2）如甲圖，電荷在P型半導(dǎo)體低于（選填“高于”或“低于”）N型半導(dǎo)體中的能量；
（3）若將甲圖中電源換成交流電源，此時(shí)電冰箱不能（選填“能”或“不能”）正常制冷；
（4）給半導(dǎo)體制冷器提供乙圖所示交流電，當(dāng)電流為正值時(shí)，表示電流方向與甲圖直流電方向相同，當(dāng)電流為負(fù)值時(shí)，表示電流方向與乙圖直流電方向相反，在丙圖上作出銅片B處的Q-t圖象．

Answer 1

分析 （1）要解答此題需掌握半導(dǎo)體二極管的特點(diǎn)單向通電性，加以運(yùn)用．通電后有一面是吸熱（制冷），一面是散熱（將吸的熱量散掉）；
（2）根據(jù)電荷在不同的材料中具有不同的能量，當(dāng)它從高能量狀態(tài)向低能量狀態(tài)運(yùn)動(dòng)時(shí)放出熱量；從低能量狀態(tài)向高能量狀態(tài)運(yùn)動(dòng)時(shí)吸收熱量可結(jié)合圖甲做出判斷；
（3）由于交流電源電壓較大，且電流方向不斷變化，不能直接使用；
（4）根據(jù)乙圖判斷出電流方向，根據(jù)電流方向與直流電方向相同或相反，判斷出熱量的變化情況，作出Q-t圖象．

解答 解：（1）由短文提供的信息可知，電路的電路流方向是從N型半導(dǎo)體銅片A流向P型半導(dǎo)體，銅片A會(huì)從空氣吸收熱量，應(yīng)置于冰箱的箱內(nèi)，從冰箱內(nèi)吸收熱量，使電冰箱箱內(nèi)的溫度下降；銅片B會(huì)向空氣放出熱量，應(yīng)置于冰箱的箱外；銅片B會(huì)向空氣放出熱量，應(yīng)置于冰箱箱外，把從箱內(nèi)吸收的熱量散發(fā)掉，達(dá)到制冷的目的；
（2）電荷在不同的材料中具有不同的能量，電荷從P流向N，此時(shí)吸收熱量，而電荷從低能量狀態(tài)向高能量狀態(tài)運(yùn)動(dòng)時(shí)吸收熱量，所以電荷在P型半導(dǎo)體低于N型半導(dǎo)體中的能量．
（3）交流電源的電流方向是變化的，這樣吸熱和放熱的狀態(tài)就會(huì)不斷改變，不能使吸熱的部分恒定保持吸熱狀態(tài)，不能使放熱的地方恒定保持放熱狀態(tài)．
（4）觀察圖乙可知，當(dāng)電流為正值時(shí)，表示電流方向與乙圖直流電方向相同，電流為負(fù)值時(shí)，表示電流方向與乙圖直流方向相同相反，在丙圖上作出銅片B處的Q-t圖象如圖所示：

故答案為：（1）箱內(nèi)；箱外； （2）低于；（3）不能；（4）見上圖．

點(diǎn)評(píng) 本題以冰箱為載體，考查了半導(dǎo)體的特點(diǎn)以及冰箱的工作原理，考查了學(xué)生解決實(shí)際問題的能力．能夠從短文中獲取對(duì)解題有用的信息是解題的關(guān)鍵．