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探究物理: 遨遊電子王國

內容簡介

內容簡介 《探究物理》共五冊，分別是《挑戰萬有引力》、《遨遊電子王國》、《解譯聲波密碼》、《駕馭原子世界》和《探索太空奧秘》。本叢書深入淺出地點出了力學、電學、光學、聲學、原子物理學、天體物理學、環境物理學的重點與精髓，是青少年學習和瞭解最新科技知識的良師益友。書中提出的一些懸而未決的疑難問題必將激發出青少年探索物理奧妙的熱情與濃厚興趣。

作者介紹

作者介紹 ■作者簡介于今昌／主編

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產品目錄 推薦序／王惠亮推薦序／蘇明俊前言電子卡爾遜和他發明的靜電影印機顯微鏡下的電子王國多功能半導體電子顯微鏡正醞釀著新突破怒髮衝冠貝爾和他的電話手機可能增加患腦癌風險嗎？神祕的「損傷電流」靜默與佯動電波引來的導彈電子「雪崩」電子間諜電子罪犯與電子偵破驚心動魄的電子戰廣播應徵入伍高速度的載客電梯發明電燈的故事備受青睞的光電牙刷從寒暑表到電子體溫計挽救病人生命的起搏器思想也是一種電波神奇的超低溫世界指紋鑑定儀和它的對手從電子母雞孵小雞說起電子動物顯神通電子偵查員跟蹤瀕危野生動物奇特的電子蛙眼電子警犬從機器人當上了守門員說起電腦算命是騙人的把賈寶玉、林黛玉存進電子檔案電腦能夠改變戰爭的面貌使用電腦的憂患多媒體技術與互聯網路備受歡迎的微波爐鮮為人知的電火箭電磁魔鬼石頭備受關注的駐極體自學成材的電磁學家地震治好了腱鞘囊腫無形的殺手人與磁鴿子參軍電子譯電員魚能放電的祕密耐人尋味的生物電從泰勒斯的發現說起檸檬電鐘可利用的微生物新能源五彩繽紛的電光源能源向大海要油從錢塘江潮看潮汐發電海浪和洋流發電重新估價風力能源太陽能飛行器太陽能汽車越跑越快打撈落海的太陽能太陽能電池的昨天、今天和明天電池大家庭導電塑膠潛力無窮的中國地熱資源地熱之花－－乾熱岩能有效利用化石燃料的磁流體發電21世紀的重要能源─重油未來的能源，地球環保的救星－－氫光也是電磁波能創造奇蹟，也能惹麻煩捕捉光的故事變幻無窮的海水顏色晶瑩奪目的水下「燈會」車胤夜讀借螢光夜眼－－光增強器多功能的紅外線明察秋毫的高空「偵查兵」忠於職守的「哨兵」夜視器材大展鴻圖響尾蛇與紅外導引裝置引誘殺蟲巡天察地的遙測衛星光纖通訊前程似錦雷射和肖洛價值連城的珠寶不翼而飛奇妙神通的雷射雷達厲害的雷射武器雷射武器的分類及其特性給炸彈裝上人造眼雷射美容及其他用雷射在心臟上打孔雷射除污與打撈回收雷射在農業上也具備多功能光也污染環境關於避雷針形狀的爭議短暫的閃電航空與航太殺手－－雷電雷電將象徵著光明與希望光子肥料太陽光帆

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內文 : 多功能半導體
一提起半導體，人們自然會想到導體、絕緣體。導體就是能夠讓電流通過的物質，像銅、銀、鐵等金屬材料都是良好的導體。而絕緣體是不能夠使電流通過的物質，像玻璃、橡膠、陶瓷等就是大家較為熟悉的絕緣體。半導體是相對導體和絕緣體而言的，人們通常把導電程度介於導體和絕緣體之間的物質稱為「半導體」。
目前，科學家已經發現具有半導體性質的物質有鍺、矽、砷化鎵、磷化鎵、磷砷鎵、銻化銦、硫化鎘、碲鎘汞、鈦酸鋇、碲化鉍等。另外，還發現一些有機化合物也具有半導體的性質。科學家還研究生產出了具有半導體性質的玻璃、陶瓷等等。科學家為了研究的方便，又把這些半導體材料分門別類。一般來講，由一種元素組成的半導體材料叫作「元素半導體」，像鍺和矽就是元素半導體的典型代表；由兩種以上的化學元素組成的半導體，叫作「化合物半導體」，最典型的要算是砷化鎵、磷化鎵和磷化銦了。
半導體材料已經成為一門新興且獨立的材料科學，得到了飛快的發展。半導體材料對於雜質有非常敏感的效應，在常溫下一個高值的半導體矽材料，電阻率為20 萬歐姆/公分，當摻入1/106微量的雜質時，它的導電能力會一下提高20多萬倍。另外，半導體材料的導電能力，受溫度的影響也很明顯，像矽這樣的半導體材料在200°C情況下，要比常溫下的導電能力提高幾千倍。半導體材料對於光照也非常敏感，如硫化鎘在一般燈光的照射下，它的導電能力可提高幾十倍至幾百倍。除此之外，一些半導體材料還具有發光的特性，當對某些半導體注入一個特定電流之後，它們就會發射出紅、橙、黃、綠、藍等不同顏色的光。也有一些半導體材料對於某種氣體有著獨特的吸附作用，一旦吸附了這些氣體就會使它的導電性質發生變化。某些半導體材料在特定的條件下，對所處系統的壓力有著非常高的敏感性等等，這些特性不勝枚舉。正因為半導體材料具有這些特殊的性質，才使得它在短短的幾十年中，得到飛快的發展，為人類作出了獨特的貢獻。1948年人們第一次製作出了點接觸電晶體。1950年製作出了鍺單晶，不久又製作出矽單晶。1961年人們又用半導體矽材料製作出了幾種半導體電路。直到現在已經用半導體矽材料成批生產出了大型積體電路，用這些電路製造了電子電腦、機器人等。在只有指甲那麼大的矽片上，作出了50萬個元件，這種元件密度可以與人腦細胞密度相比。
在微波通訊領域裡，砷化鎵半導體材料作出了不可忽視的貢獻。1963年在砷化鎵體內發現了體效應，利用這種效應可以產生微波振盪。於是人們利用砷化鎵製成了幾十種微波器件。現在正向微波積體電路的方向迅速發展。
利用半導體材料製成的發光器件更是數不勝數了，磷化鎵可以製造發綠光的器件，氮化鎵又可以製出發藍光的器件，碲鎘汞這種半導體材料又可製成紅外探測器件。利用這些顯示器件可以作成顯示幕，為現代化的儀器儀錶增添了光彩。
氣敏半導體器件是半導體材料另一新的應用。這種器件是採用氧化鋁這類半導體材料製成的。它吸附微量的氣體後，便可以改變器件的導電特性。用這種氣敏半導體器件可以檢測出百分之幾的微量氫氣、甲烷、一氧化碳以及汽油、酒精、乙醚等可燃、易爆、有毒的氣體，可用於化工廠的管道探漏、環境監控、安全防火等自動警報裝置。
半導體碲化鉍是一種良好的半導體製冷材料，可以製成半導體製冷元件，也可以組裝成各式各樣的製冷裝置，像半導體凝固點測試儀、半導體冰箱、冶金工人戴的冷帽、醫學上的冷凍切片、手術用的冷床、冷被、白內障摘除器和皮膚病的冷療器等。
隨著世界性的能源緊缺，人們開始尋找新的能源為人類服務，半導體材料將在其中扮演重要的角色。在美國田納西州諾克斯維爾市召開的世界能源博覽會上，一艘光彩奪目的龍船吸引著世界各地的參觀者，其實這並不是一艘輝煌的中國古代龍船，而是一艘新穎的太陽能遊艇。遊艇的動力就來自船頂上的兩塊滑蓋式的太陽能電池板，功率可達200瓦。這種電池板就是利用半導體矽材料製成的。這種矽太陽能電池還可用於人造衛星、太空船等太空技術，既可以減輕重量又節約了能源。矽太陽能電池也可用於沙漠、高山等缺乏能源的地區。目前，世界上正在研究非晶態矽，以探索低成本的太陽能電池生產工藝。可以預測，半導體材料在解決世界能源問題上將會占有重要的位置。
當然，半導體積體電路，大規模、超大型積體電路的研究製造，微波器件、微波積體電路、半導體發光器件等等更是離不開半導體材料。據統計，全世界多晶矽的生產能力已經超過5,000噸， 其中美國大約占2,500噸。中國也把發展大型積體電路作為重點項目。

活動

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