Question

1．半导体材料有P型半导体和N型半导体两种，除了可以用于各种电子元器件外，还可以用制冷材料．如图是一个半导体制冷单元的原理图，P型半导体和N型半导体的上端和铜片A连接，下端分别与铜片B连接后接到直流电源的两端，此时电路的电路流方向是从N型半导体经铜片A流向P型半导体，铜片A会从空气吸收热量，铜片B会向空气放出热量；反之，改变直流电源的正负极方向，使电流方向从P型半导体经铜片A流向N型半导体，这时铜片A会向空气释放热量，铜片B会从空气吸收热量．由于半个制冷单元制冷量小，为了满足实际需要，需要多个制冷单元同时工作．（注：交流电源大小方向随时间变化）
请回答下列问题
（1）如图，若要使一个电冰箱内的温度下降，铜片A置于电冰箱的箱内，铜片B置于电冰箱箱外（前两空选填“箱内”、“箱外”），这就是半导体冰箱的工作原理，若将图中的电源换成交流电源，此时电冰箱能否正常制冷？
答：不能．
（2）若将图中P型半导体与N型半导体位置互换，其它条件不变，则铜片A上表面空气的温度将升高．

Answer 1

分析 （1）图中电路的电流方向是从N型半导体经A流向P型半导体；交流电源的电流方向是变化的，这样吸热和放热的状态就会不断改变，不能使吸热的部分恒定保持吸热状态，不能使放热的地方恒定保持放热状态，不能起到制冷的作用．
（2）通过阅读材料可知：当电流从N型半导体经A流向P型半导体时，铜片A会从空气吸收热量，铜片B会向空气放出热量，电流从P型半导体经A流向N型半导体，这时，铜片A会从空气放出热量，铜片B会向空气吸收热量．

解答 解：（1）图中电路的电流方向是从N型半导体经A流向P型半导体，铜片A会从空气吸收热量，铜片B会向空气放出热量，故要使一个电冰箱箱内的温度下降，铜片A置于电冰箱箱内，铜片B置于电冰箱箱外，这样热量就会电冰箱的箱内搬到箱外．交流电源的电流方向是变化的，这样吸热和放热的状态就会不断改变，不能使吸热的部分恒定保持吸热状态，不能使放热的地方恒定保持放热状态，不能起到制冷的作用．故不能把电源换成交流电源．
（2）通过阅读材料可知：当电流从N型半导体经A流向P型半导体时，铜片A会从空气吸收热量，铜片B会向空气放出热量，电流从P型半导体经A流向N型半导体，这时，铜片A会从空气放出热量，铜片B会向空气吸收热量．只将图中P型半导体与N型半导体位置互换，电流从P型半导体经A流向N型半导体，这时，铜片A会从空气放出热量，故A上表面空气温度将升高．
故答案为：（1）箱内，箱外，不能；（2）升高．

点评 半导体材料的导电能力介于导体和非导体之间，比导体差、比非导体强，具有一些特殊的物理性质，温度、光照、杂质等因素都对它的性能有很大影响．常见的半导体材料有硅、锗和砷化镓等．用半导体材料可以制造半导体二极管、二三极管和集成电路等多种半导体元件．