Question

4．閱讀短文，回答問題：
半導體的應用半導體指常溫下導電性能介于導體與絕緣體之間的材料．半導體是指一種導電性可受 控制，范圍可從絕緣體至導體之間的材料．
發(fā)光二極管（LED）是半導體二極管的一種，具有單向?qū)щ娦裕�當二極管兩端外加正向電壓時，如果正向電壓很小，正向電流也幾乎為零，當正向電壓大于某個值以后，二極管 正向?qū)�通，電流隨電壓增大而迅速上升．當二極管兩端外加反向電壓不超過一定范圍時，通過二極管的電流幾乎為零，二極管處于截止狀態(tài)．外加反向電壓超過某一數(shù)值時，反向電流會突然增大，這種現(xiàn)象稱為電擊穿．因而使用時應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個發(fā)光二極管并聯(lián)組成，每個發(fā)光 二極 管的額定電流為30mA，它的能量是由可反復充電使用的電池提供，且LED燈發(fā)光的顏色會隨電壓的變化而變化，如表格所示．將一個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LED燈發(fā)出藍色的光．

兩端的電壓/V	2	2.4	3.2
LED 燈的顏色	紅	黃	藍

（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，當該二極管兩端的正向電壓為0.2V 時，二極管處于截止（接通/截止）狀態(tài)； 當該二極管兩端的反向電壓為 50V 時，二極管將會（會/不會）被擊穿
②該發(fā)光二極管兩端的正向電壓為0.5V時的電阻大于（大于/等于/小于）正向電壓為0.7V時的電阻．
（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)電壓所對應的電流，逐項分析解答；
②根據(jù)圖甲，找出0.5V和0.7V時對應的電流變化情況，可判斷二極管的電阻變化情況；
（3）利用公式W=UIt可計算電流通過二極管所做的功．

解答 解：
（1）一個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LED燈發(fā)出藍顏色的光；
（2）①當二極管兩端的正向電壓為0.2V時，正向電流為零，二極管處于截止狀態(tài)；
當二極管兩端的反向電壓為50V時，反向電流會突然增大，二極管將會被擊穿；
②由圖甲可知，該發(fā)光二極管兩端的正向電壓為0.5V時，電路中的電流小于正向電壓為0.7V時的電流，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時的電阻大于0.7V時的電阻；
（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；
（2）①截止；會；②大于；
（3）20．

點評 本題通過對半導體應用的介紹，考查了我們對發(fā)光二極管的特點的了解以及對電功公式的運用等，綜合性強，重點是要學會觀察圖象獲取正確的信息．