2025年大學(xué)《功能材料-電功能材料》考試備考試題及答案解析單位所屬部門：________姓名：________考場號(hào)：________考生號(hào)：________一、選擇題1.電功能材料的主要特性不包括（）A.導(dǎo)電性B.壓電性C.顏色隨溫度變化D.磁阻效應(yīng)答案：C解析：電功能材料主要是指具有電學(xué)響應(yīng)特性的材料，如導(dǎo)電性、壓電性、鐵電性、半導(dǎo)體性等。顏色隨溫度變化屬于熱致變色材料的功能特性，不屬于電功能材料的典型特性。壓電性和磁阻效應(yīng)都是電功能材料的典型特性。2.下列哪種材料不屬于半導(dǎo)體材料（）A.硅B.鍺C.銅D.碲答案：C解析：硅、鍺和碲都屬于典型的半導(dǎo)體材料，具有適中的電導(dǎo)率，可以通過摻雜改變其導(dǎo)電性能。銅是優(yōu)良的導(dǎo)體，電導(dǎo)率高，屬于金屬，不屬于半導(dǎo)體材料。3.制造壓電傳感器時(shí)，常用的壓電材料是（）A.金屬B.陶瓷C.高分子D.半導(dǎo)體答案：B解析：壓電傳感器是基于壓電材料的壓電效應(yīng)工作的，常用的壓電材料包括壓電陶瓷，如鈦酸鋇、鋯鈦酸鉛等。這些陶瓷材料具有顯著的壓電效應(yīng)，適合用于制造壓電傳感器。金屬、高分子和半導(dǎo)體材料一般不具備壓電效應(yīng)或壓電效應(yīng)較弱。4.光電效應(yīng)是指（）A.材料受光照射產(chǎn)生熱量B.材料受光照射產(chǎn)生電流C.材料受光照射發(fā)生顏色變化D.材料受光照射體積膨脹答案：B解析：光電效應(yīng)是指材料在受到光照射時(shí)，內(nèi)部產(chǎn)生電荷載流子的現(xiàn)象，從而產(chǎn)生電流。這是半導(dǎo)體光電器件如光電二極管、光電晶體管等的工作基礎(chǔ)。材料受光照射產(chǎn)生熱量是熱效應(yīng)，發(fā)生顏色變化是光致變色效應(yīng)，體積膨脹是熱膨脹效應(yīng)。5.下列哪種材料是鐵電材料（）A.鈦酸鋇B.鈦酸鍶C.鈦酸鋰D.鈦酸鑭答案：A解析：鐵電材料是一類具有自發(fā)極化且自發(fā)極化可以在外電場作用下反向的晶體材料。鈦酸鋇（BaTiO3）是最典型的鐵電材料，具有高介電常數(shù)和壓電效應(yīng)。鈦酸鍶、鈦酸鋰和鈦酸鑭雖然也屬于鈦酸鹽，但通常不具備鐵電性或鐵電性較弱。6.制造電容器時(shí)，要求介電材料的（）A.電阻率高B.介電常數(shù)小C.導(dǎo)電性好D.熱膨脹系數(shù)大答案：A解析：電容器的主要功能是儲(chǔ)存電荷，其電容值與介電材料的介電常數(shù)成正比，因此要求介電常數(shù)盡可能大。同時(shí)，為了保證電容器在充放電過程中不發(fā)生短路，要求介電材料的電阻率高，以限制漏電流。導(dǎo)電性好會(huì)導(dǎo)致短路，熱膨脹系數(shù)大會(huì)影響電容器的穩(wěn)定性和可靠性。7.下列哪種材料是超導(dǎo)材料（）A.鋁B.銅C.鈮D.鉛答案：C解析：超導(dǎo)材料是在低溫下電阻降為零的材料。鈮（Nb）是常用的超導(dǎo)材料之一，在液氦溫度附近（約9K）具有超導(dǎo)特性。鋁、銅和鉛雖然也是金屬，但通常在低溫下不具備超導(dǎo)特性或超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度很低。8.制造發(fā)光二極管時(shí)，常用的半導(dǎo)體材料是（）A.硅B.鍺C.碲化鎘D.硅化鍺答案：C解析：發(fā)光二極管（LED）是利用半導(dǎo)體材料的能帶結(jié)構(gòu)在正向偏壓下產(chǎn)生電致發(fā)光的器件。常用的LED材料包括III-V族化合物，如砷化鎵（GaAs）、氮化鎵（GaN）等。碲化鎘（CdTe）也是一種可以用于制造發(fā)光二極管的半導(dǎo)體材料，尤其是在紅外波段。硅和鍺主要用于制造光電二極管和晶體管等器件，硅化鍺是一種合金材料，主要用于高溫或高壓環(huán)境。9.制造太陽能電池時(shí)，常用的半導(dǎo)體材料是（）A.硅B.鍺C.碲化鎘D.硅化鍺答案：A解析：太陽能電池（光伏電池）是利用半導(dǎo)體材料的PN結(jié)在光照下產(chǎn)生光生伏特效應(yīng)的器件。目前最常用的太陽能電池材料是單晶硅，其光電轉(zhuǎn)換效率高且成本相對(duì)較低。鍺、碲化鎘和硅化鍺雖然也可以用于制造太陽能電池，但硅是目前最主流和最具商業(yè)化的選擇。10.下列哪種材料是熱電材料（）A.銅B.銀鈀合金C.銦錫合金D.鈦答案：C解析：熱電材料是一類同時(shí)具有熱電效應(yīng)和壓電效應(yīng)的材料，可以用于制造熱電發(fā)電機(jī)和熱電致冷器。銦錫合金（如InSb）是常用的熱電材料，具有較好的熱電優(yōu)值。銅、銀鈀合金和鈦雖然也具有導(dǎo)電性，但通常不具備顯著的熱電效應(yīng)。11.制造壓電陶瓷時(shí)，通常要求材料具有較高的（）A.電阻率B.介電常數(shù)C.硬度D.導(dǎo)電性答案：B解析：壓電陶瓷的工作原理是基于其壓電效應(yīng)，即在外力作用下產(chǎn)生表面電荷。為了有效地收集和利用這些電荷，壓電陶瓷材料通常需要具有較高的介電常數(shù)，以便在施加電壓時(shí)能夠儲(chǔ)存更多的電場能量，同時(shí)也能更有效地響應(yīng)外部電場的變化。電阻率、硬度和導(dǎo)電性雖然也是材料的重要物理性質(zhì)，但對(duì)于壓電陶瓷的主要功能特性來說，介電常數(shù)更為關(guān)鍵。12.光電二極管的主要工作原理是（）A.將光能轉(zhuǎn)化為熱能B.將電能轉(zhuǎn)化為光能C.將光能轉(zhuǎn)化為電能D.將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能答案：C解析：光電二極管是一種利用半導(dǎo)體PN結(jié)的光電效應(yīng)來工作的器件。當(dāng)光子照射到PN結(jié)附近時(shí)，其能量足以激發(fā)載流子（電子和空穴），這些光生載流子在PN結(jié)內(nèi)電場的作用下被分離，從而在PN結(jié)的兩端產(chǎn)生光電流。因此，光電二極管的主要工作原理是將照射在其上的光能轉(zhuǎn)化為電能。13.鐵電材料的自發(fā)極化方向可以在外電場作用下（）A.永久改變B.不可逆改變C.可逆改變D.無法改變答案：C解析：鐵電材料是一種特殊的晶體材料，其內(nèi)部存在一個(gè)自發(fā)極化矢量，即使在沒有外部電場的情況下也存在。鐵電材料的一個(gè)重要特性是，其自發(fā)極化方向可以在外電場的作用下發(fā)生可逆的變化，即當(dāng)外部電場強(qiáng)度超過某一閾值時(shí)，自發(fā)極化方向會(huì)隨著電場方向的改變而改變；當(dāng)外部電場撤去后，自發(fā)極化方向可以恢復(fù)到原來的狀態(tài)。這種可逆的極化翻轉(zhuǎn)特性是鐵電材料區(qū)別于其他電性材料的重要標(biāo)志。14.制造電容器時(shí)，為了提高電容值，可以采取的措施是（）A.增加極板間距B.減小介電常數(shù)C.減小極板面積D.使用高介電常數(shù)材料答案：D解析：電容器的電容值與其結(jié)構(gòu)參數(shù)和介電材料的性質(zhì)有關(guān)，其基本公式為C=εA/d，其中C是電容值，ε是介電材料的介電常數(shù)，A是極板面積，d是極板間距。從公式可以看出，要增加電容值，可以采取增加介電常數(shù)、增大極板面積或減小極板間距的措施。因此，選項(xiàng)D是正確的。選項(xiàng)A和B會(huì)減小電容值，選項(xiàng)C也會(huì)減小電容值。15.超導(dǎo)材料的主要特性是（）A.電阻率隨溫度升高而增大B.在低溫下電阻率為零C.磁阻隨溫度升高而增大D.熱導(dǎo)率隨溫度升高而降低答案：B解析：超導(dǎo)材料是一種在特定低溫下電阻降為零的材料。超導(dǎo)現(xiàn)象的主要特征包括零電阻和完全抗磁性（邁斯納效應(yīng)）。零電阻意味著電流在超導(dǎo)體中流動(dòng)時(shí)不會(huì)產(chǎn)生能量損耗，這是超導(dǎo)材料最核心的特性。電阻率隨溫度升高而增大是普通金屬的行為，磁阻和熱導(dǎo)率與超導(dǎo)性的關(guān)系不是主要特性。16.制造發(fā)光二極管（LED）時(shí)，為了發(fā)出可見光，常用的半導(dǎo)體材料禁帶寬度應(yīng)約為（）A.1eVB.3eVC.5eVD.10eV答案：B解析：發(fā)光二極管（LED）的工作原理是基于半導(dǎo)體材料的PN結(jié)在正向偏壓下，電子從導(dǎo)帶躍遷到價(jià)帶，并與空穴復(fù)合，同時(shí)釋放能量以光子的形式發(fā)射出去。光子的能量E與半導(dǎo)體的禁帶寬度Eg有關(guān)，關(guān)系式為E=hc/λ，其中h是普朗克常數(shù)，c是光速，λ是光的波長?？梢姽獾牟ㄩL范圍大約在400nm到700nm之間，對(duì)應(yīng)的能量范圍大約在1.77eV到3.10eV之間。因此，為了發(fā)出可見光，常用的半導(dǎo)體材料的禁帶寬度應(yīng)約為3eV。17.熱電材料的主要應(yīng)用是（）A.制造電阻器B.制造電容器C.制造熱電發(fā)電機(jī)或熱電致冷器D.制造傳感器答案：C解析：熱電材料是一類同時(shí)具有熱電效應(yīng)和壓電效應(yīng)的材料，其中熱電效應(yīng)主要包括塞貝克效應(yīng)（熱電發(fā)電）和珀?duì)柼?yīng)（熱電致冷）。熱電材料的主要應(yīng)用就是利用這些效應(yīng)來制造熱電發(fā)電機(jī)，將熱能直接轉(zhuǎn)化為電能，或者制造熱電致冷器，實(shí)現(xiàn)熱量從一個(gè)地方轉(zhuǎn)移到另一個(gè)地方。電阻器、電容器和傳感器雖然也是電子元器件，但不是熱電材料的主要應(yīng)用方向。18.制造壓電傳感器時(shí)，為了提高傳感器的靈敏度，通常要求壓電材料具有較高的（）A.介電常數(shù)B.電阻率C.壓電系數(shù)D.硬度答案：C解析：壓電傳感器的工作原理是基于壓電材料的壓電效應(yīng)，即在外力作用下材料內(nèi)部產(chǎn)生電荷。傳感器的靈敏度是指輸出信號(hào)（電荷或電壓）與輸入物理量（力、壓力、加速度等）的比值。壓電系數(shù)（如d33,d31等）是衡量材料壓電效應(yīng)強(qiáng)弱的物理量，表示單位力作用下產(chǎn)生的電荷或電壓。因此，為了提高傳感器的靈敏度，通常要求壓電材料具有較高的壓電系數(shù)。介電常數(shù)、電阻率和硬度雖然也是材料的重要性質(zhì)，但它們對(duì)傳感器靈敏度的影響不如壓電系數(shù)直接。19.光電效應(yīng)中，材料的逸出功與（）A.光子能量成正比B.光子能量成反比C.光子能量無關(guān)D.光子能量有關(guān)，但不成比例答案：D解析：光電效應(yīng)是指材料在受到足夠高的光子能量照射時(shí)，會(huì)發(fā)射出電子的現(xiàn)象。這個(gè)足夠高的光子能量必須至少等于材料的逸出功，才能將電子從材料表面激發(fā)出來。逸出功是材料表面電子脫離材料需要克服的勢(shì)壘能量。光子能量與逸出功的關(guān)系可以表示為：光子能量≥逸出功。因此，材料的逸出功與光子能量有關(guān)，當(dāng)光子能量等于逸出功時(shí)，剛好能發(fā)生光電效應(yīng)，當(dāng)光子能量大于逸出功時(shí)，才能發(fā)生光電效應(yīng)且發(fā)射出電子。它們之間存在明確的依賴關(guān)系，但不是簡單的正比或反比關(guān)系。20.制造太陽能電池時(shí)，為了提高光電轉(zhuǎn)換效率，通常要求半導(dǎo)體材料的（）A.禁帶寬度適中B.電阻率很低C.硬度很大D.熱膨脹系數(shù)很小答案：A解析：太陽能電池（光伏電池）的工作原理是基于半導(dǎo)體PN結(jié)的光電效應(yīng)，將太陽光中的光能轉(zhuǎn)化為電能。為了提高光電轉(zhuǎn)換效率，需要選擇合適的半導(dǎo)體材料。材料的禁帶寬度對(duì)光電轉(zhuǎn)換效率有重要影響。禁帶寬度太小，光子能量大部分被吸收后仍不足以產(chǎn)生電子-空穴對(duì)；禁帶寬度太大，則只有能量較高的光子才能被吸收，大部分低能量光子無法有效利用。因此，理想的太陽能電池材料應(yīng)具有適中的禁帶寬度，使得大部分太陽光（尤其主要是可見光和近紅外光）能夠被有效吸收并產(chǎn)生光生載流子。電阻率、硬度和熱膨脹系數(shù)雖然也是材料的重要性質(zhì)，但對(duì)光電轉(zhuǎn)換效率的影響不如禁帶寬度直接和關(guān)鍵。二、多選題1.電功能材料的特性包括（）A.導(dǎo)電性B.壓電性C.鐵電性D.熱致變色E.磁阻效應(yīng)答案：ABCE解析：電功能材料是指具有特定電學(xué)響應(yīng)特性的材料，其特性主要包括導(dǎo)電性、壓電性、鐵電性、熱電性、光電性、介電性等。熱致變色是指材料顏色隨溫度變化的現(xiàn)象，屬于材料的光學(xué)或熱學(xué)特性，而非典型的電功能特性。磁阻效應(yīng)是指材料電阻隨磁場變化的現(xiàn)象，主要與材料的磁學(xué)性質(zhì)相關(guān)，雖然某些磁阻材料也可能表現(xiàn)出電學(xué)功能，但磁阻效應(yīng)本身通常不被歸類為電功能材料的典型特性。因此，導(dǎo)電性、壓電性、鐵電性和熱電性是電功能材料的典型特性。2.半導(dǎo)體材料按元素組成可分為（）A.元素半導(dǎo)體B.化合物半導(dǎo)體C.復(fù)合半導(dǎo)體D.離子半導(dǎo)體E.空間半導(dǎo)體答案：AB解析：半導(dǎo)體材料按照其化學(xué)元素組成，主要可以分為元素半導(dǎo)體和化合物半導(dǎo)體兩大類。元素半導(dǎo)體是指由單一化學(xué)元素構(gòu)成的半導(dǎo)體材料，如硅（Si）、鍺（Ge）等?；衔锇雽?dǎo)體是指由兩種或兩種以上化學(xué)元素通過化學(xué)鍵結(jié)合而成的半導(dǎo)體材料，如砷化鎵（GaAs）、氮化鎵（GaN）等。復(fù)合半導(dǎo)體、離子半導(dǎo)體和空間半導(dǎo)體不屬于半導(dǎo)體材料的標(biāo)準(zhǔn)分類方式。因此，元素半導(dǎo)體和化合物半導(dǎo)體是半導(dǎo)體材料的兩種主要類型。3.壓電材料的主要應(yīng)用包括（）A.壓電傳感器B.壓電執(zhí)行器C.聲波換能器D.熱電發(fā)電機(jī)E.電容器答案：ABC解析：壓電材料的主要應(yīng)用是基于其壓電效應(yīng)，即材料在受到機(jī)械應(yīng)力作用時(shí)產(chǎn)生表面電荷，或者在外加電場作用下發(fā)生形變。根據(jù)這一特性，壓電材料被廣泛應(yīng)用于制造各種傳感器、執(zhí)行器和換能器。壓電傳感器用于將壓力、加速度、振動(dòng)等機(jī)械量轉(zhuǎn)換為電信號(hào)；壓電執(zhí)行器用于將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為機(jī)械位移或力；聲波換能器利用壓電材料的逆壓電效應(yīng)產(chǎn)生或檢測(cè)聲波。熱電發(fā)電機(jī)利用的是熱電效應(yīng)，而非壓電效應(yīng)。電容器雖然有些壓電材料也可用作電容器，但這并非其主要應(yīng)用領(lǐng)域。因此，壓電傳感器、壓電執(zhí)行器和聲波換能器是壓電材料的主要應(yīng)用。4.光電材料的主要特性包括（）A.光電導(dǎo)效應(yīng)B.光生伏特效應(yīng)C.光致發(fā)光效應(yīng)D.光電反射效應(yīng)E.熱電效應(yīng)答案：ABC解析：光電材料是指能夠吸收光能并產(chǎn)生電學(xué)效應(yīng)的材料。其主要特性包括光電導(dǎo)效應(yīng)（材料在光照下電導(dǎo)率增加）、光生伏特效應(yīng)（光照下在材料兩端產(chǎn)生電壓，用于制造太陽能電池）、光致發(fā)光效應(yīng)（材料在吸收光能后以較低能量的光子重新發(fā)射出光）。光電反射效應(yīng)是指光照射到材料表面時(shí)發(fā)生反射的現(xiàn)象，這不是材料內(nèi)部的光電效應(yīng)。熱電效應(yīng)是指材料電阻隨溫度變化的現(xiàn)象，屬于熱電材料的研究范疇，與光電效應(yīng)不同。因此，光電導(dǎo)效應(yīng)、光生伏特效應(yīng)和光致發(fā)光效應(yīng)是光電材料的主要特性。5.鐵電材料的主要特性包括（）A.自發(fā)極化B.退極化溫度C.壓電效應(yīng)D.鐵磁效應(yīng)E.電滯回線答案：ACE解析：鐵電材料是一類具有自發(fā)極化且自發(fā)極化可以在外電場作用下反向的晶體材料。其主要特性包括：自發(fā)極化（在沒有外電場時(shí)，材料內(nèi)部存在宏觀偶極矩）；壓電效應(yīng)（材料在機(jī)械應(yīng)力作用下產(chǎn)生表面電荷，或在電場作用下發(fā)生形變）；電滯回線（材料的極化狀態(tài)在外加電場作用下變化時(shí)，其極化強(qiáng)度與電場強(qiáng)度的關(guān)系呈滯后現(xiàn)象）。退極化溫度是指鐵電材料的鐵電性消失的最高溫度。鐵磁效應(yīng)是指材料具有自發(fā)磁化且磁化方向可以在外電場作用下翻轉(zhuǎn)的現(xiàn)象，是鐵磁材料的特性，與鐵電材料的特性不同。因此，自發(fā)極化、壓電效應(yīng)和電滯回線是鐵電材料的主要特性。6.超導(dǎo)材料的主要特性包括（）A.零電阻B.完全抗磁性C.臨界溫度D.臨界磁場E.熱超導(dǎo)效應(yīng)答案：ABCD解析：超導(dǎo)材料是在特定低溫下表現(xiàn)出零電阻和完全抗磁性的材料。其主要特性包括：零電阻（電流在超導(dǎo)體中流動(dòng)時(shí)沒有能量損耗）；完全抗磁性（又稱邁斯納效應(yīng)，超導(dǎo)體內(nèi)部磁場為零）；臨界溫度（超導(dǎo)現(xiàn)象出現(xiàn)的最低溫度）；臨界磁場（能夠破壞超導(dǎo)態(tài)的最大外部磁場強(qiáng)度）；臨界電流（在超導(dǎo)體中能夠保持超導(dǎo)態(tài)的最大電流密度）。熱超導(dǎo)效應(yīng)不是超導(dǎo)材料的標(biāo)準(zhǔn)術(shù)語，超導(dǎo)性與熱效應(yīng)有關(guān)（如焦耳熱為零），但“熱超導(dǎo)效應(yīng)”本身不是超導(dǎo)材料的一個(gè)獨(dú)立特性描述。因此，零電阻、完全抗磁性、臨界溫度和臨界磁場是超導(dǎo)材料的主要特性。7.熱電材料的主要應(yīng)用包括（）A.熱電發(fā)電機(jī)B.熱電致冷器C.溫度傳感器D.電阻器E.電容器答案：AB解析：熱電材料的主要應(yīng)用是基于其熱電效應(yīng)，即塞貝克效應(yīng)（熱電發(fā)電）和珀?duì)柼?yīng)（熱電致冷）。熱電發(fā)電機(jī)利用塞貝克效應(yīng)將熱能直接轉(zhuǎn)化為電能；熱電致冷器利用珀?duì)柼?yīng)實(shí)現(xiàn)熱量從一個(gè)地方轉(zhuǎn)移到另一個(gè)地方，達(dá)到制冷或制熱的目的。溫度傳感器利用熱電材料電阻隨溫度變化的特性（熱電效應(yīng)或電阻溫度系數(shù)）；電阻器和電容器是基本的電子元器件，雖然熱電材料也可以用于制造，但這并非其主要應(yīng)用領(lǐng)域。因此，熱電發(fā)電機(jī)和熱電致冷器是熱電材料的主要應(yīng)用。8.制造發(fā)光二極管（LED）時(shí)，常用的半導(dǎo)體材料包括（）A.硅（Si）B.鍺（Ge）C.砷化鎵（GaAs）D.氮化鎵（GaN）E.鉭化鎵（GaN）答案：CD解析：發(fā)光二極管（LED）的核心是半導(dǎo)體PN結(jié)，當(dāng)電子和空穴在PN結(jié)復(fù)合時(shí)釋放能量以光子的形式發(fā)射出去。為了實(shí)現(xiàn)可見光或特定波長的光發(fā)射，需要選擇具有合適能帶結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體材料。常用的LED材料包括III-V族化合物半導(dǎo)體，如砷化鎵（GaAs，主要用于紅外和部分可見光）、氮化鎵（GaN，主要用于藍(lán)光、紫外和綠色光）等。硅（Si）和鍺（Ge）是IV族元素半導(dǎo)體，雖然也具有PN結(jié)，但直接用于制造高效率可見光LED的性能不佳（Si主要用于光電二極管和晶體管，Ge主要用于紅外探測(cè)器）。鉭化鎵（GaN）是氮化鎵（GaN）的誤寫或非標(biāo)準(zhǔn)名稱。因此，砷化鎵和氮化鎵是制造LED常用的半導(dǎo)體材料。9.影響壓電材料性能的因素包括（）A.材料的化學(xué)成分B.材料的微觀結(jié)構(gòu)C.材料的晶相D.材料的表面處理E.材料的溫度答案：ABCE解析：壓電材料的性能受到多種因素的影響。材料的化學(xué)成分直接決定了材料的晶體結(jié)構(gòu)和化學(xué)鍵合，從而影響其壓電系數(shù)、介電常數(shù)、機(jī)械品質(zhì)因數(shù)等電學(xué)和力學(xué)性能（A）。材料的微觀結(jié)構(gòu)，包括晶粒尺寸、晶界特性、缺陷等，也會(huì)顯著影響其壓電性能和可靠性（B）。材料的晶相，即材料存在的晶體形態(tài)，不同的晶相具有不同的壓電效應(yīng)，例如鈦酸鋇（BaTiO3）在不同的相變溫度下會(huì)存在不同的晶相，其壓電性能也隨之變化（C）。材料的表面處理，如拋光、涂層等，可以改善其表面狀態(tài)，影響其表面漏電和傳感器性能，但對(duì)外部壓電系數(shù)的影響相對(duì)較?。―）。溫度會(huì)影響材料的壓電系數(shù)、介電常數(shù)等物理參數(shù)，通常在特定的溫度范圍內(nèi)（如居里溫度以下）材料才表現(xiàn)出鐵電性和壓電性，溫度過高或過低都會(huì)影響其性能（E）。因此，化學(xué)成分、微觀結(jié)構(gòu)、晶相和溫度是影響壓電材料性能的主要因素。10.光電二極管的主要類型包括（）A.PIN光電二極管B.APD雪崩光電二極管C.BPW博伊爾-普雷斯克特光電二極管D.光電晶體管E.光電傳感器答案：ABC解析：光電二極管是利用半導(dǎo)體PN結(jié)的光電效應(yīng)將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的器件，根據(jù)其結(jié)構(gòu)和性能特點(diǎn)，可以分成多種類型。PIN光電二極管是一種常見的結(jié)構(gòu)，具有本征層，靈敏度高，用于探測(cè)弱光信號(hào)（A）。APD雪崩光電二極管利用雪崩倍增效應(yīng)，可以在弱光條件下獲得較高的內(nèi)部增益，適用于高速、高靈敏度光探測(cè)，如光纖通信（B）。BPW博伊爾-普雷斯克特光電二極管是一種結(jié)構(gòu)特殊的PN結(jié)光電二極管，具有較好的溫度穩(wěn)定性和線性響應(yīng)范圍，常用于光電探測(cè)器（C）。光電晶體管是利用光電效應(yīng)實(shí)現(xiàn)放大的器件，其結(jié)構(gòu)類似雙極結(jié)型晶體管，但輸入信號(hào)是光信號(hào)，它不是光電二極管的一種類型（D）。光電傳感器是一個(gè)更廣泛的概念，包括各種利用光檢測(cè)信號(hào)的非接觸式傳感器，光電二極管是其中的一種具體器件，但不是光電傳感器的分類類型（E）。因此，PIN光電二極管、APD雪崩光電二極管和BPW博伊爾-普雷斯克特光電二極管是光電二極管的主要類型。11.電功能材料的主要特性包括（）A.導(dǎo)電性B.壓電性C.鐵電性D.熱電性E.光致變色答案：ABCD解析：電功能材料是指能夠?qū)﹄妶?、光照、溫度等外部刺激產(chǎn)生特定電學(xué)響應(yīng)的材料。其主要特性包括：導(dǎo)電性（材料能夠傳導(dǎo)電流）；壓電性（材料在機(jī)械應(yīng)力作用下產(chǎn)生表面電荷，或在外加電場下發(fā)生形變）；鐵電性（材料具有自發(fā)極化且自發(fā)極化可以在外電場作用下反向）；熱電性（材料的熱能與電能可以相互轉(zhuǎn)換，即塞貝克效應(yīng)和珀?duì)柼?yīng)）；光電性（材料在光照下產(chǎn)生電學(xué)效應(yīng)，如光電導(dǎo)、光生伏特等）。光致變色是指材料顏色隨光照變化的現(xiàn)象，屬于材料的光學(xué)特性，雖然可能與電學(xué)性質(zhì)有關(guān)聯(lián)，但本身不是電功能材料的典型電學(xué)特性。因此，導(dǎo)電性、壓電性、鐵電性和熱電性是電功能材料的典型特性。12.半導(dǎo)體材料按化學(xué)成分可分為（）A.元素半導(dǎo)體B.化合物半導(dǎo)體C.復(fù)合半導(dǎo)體D.離子半導(dǎo)體E.空間半導(dǎo)體答案：AB解析：半導(dǎo)體材料按照其化學(xué)元素組成，主要可以分為兩大類：元素半導(dǎo)體和化合物半導(dǎo)體。元素半導(dǎo)體是由單一化學(xué)元素構(gòu)成的半導(dǎo)體材料，例如硅（Si）、鍺（Ge）等?；衔锇雽?dǎo)體是由兩種或兩種以上化學(xué)元素通過化學(xué)鍵結(jié)合而成的半導(dǎo)體材料，例如砷化鎵（GaAs）、氮化鎵（GaN）、氧化鋅（ZnO）等。復(fù)合半導(dǎo)體、離子半導(dǎo)體和空間半導(dǎo)體不屬于半導(dǎo)體材料的標(biāo)準(zhǔn)分類方式。因此，元素半導(dǎo)體和化合物半導(dǎo)體是半導(dǎo)體材料的兩種主要類型。13.壓電材料的主要應(yīng)用領(lǐng)域包括（）A.壓力傳感器B.聲波換能器C.熱電發(fā)電機(jī)D.壓電執(zhí)行器E.電容器答案：ABD解析：壓電材料的主要應(yīng)用是基于其壓電效應(yīng)，即材料在受到機(jī)械應(yīng)力作用時(shí)產(chǎn)生表面電荷，或者在外加電場作用下發(fā)生形變。根據(jù)這一特性，壓電材料被廣泛應(yīng)用于制造各種傳感器、執(zhí)行器和換能器。壓力傳感器用于測(cè)量壓力、加速度、振動(dòng)等物理量；聲波換能器利用壓電材料的逆壓電效應(yīng)產(chǎn)生或檢測(cè)聲波，用于超聲波清洗、醫(yī)療診斷、測(cè)距等；壓電執(zhí)行器用于將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為精確的機(jī)械位移或力，用于微定位、驅(qū)動(dòng)器等。熱電發(fā)電機(jī)利用的是熱電效應(yīng)，而非壓電效應(yīng)。電容器雖然有些壓電材料也可用作電容器，但這并非其主要應(yīng)用領(lǐng)域。因此，壓力傳感器、聲波換能器和壓電執(zhí)行器是壓電材料的主要應(yīng)用。14.光電材料的主要特性涉及（）A.光電導(dǎo)效應(yīng)B.光生伏特效應(yīng)C.光致發(fā)光效應(yīng)D.光電反射效應(yīng)E.熱電效應(yīng)答案：ABC解析：光電材料是指能夠吸收光能并產(chǎn)生電學(xué)效應(yīng)的材料。其主要特性包括：光電導(dǎo)效應(yīng)（材料在光照下電導(dǎo)率增加，載流子濃度增加）；光生伏特效應(yīng)（光照下在材料兩端產(chǎn)生電壓，用于制造太陽能電池）；光致發(fā)光效應(yīng)（材料在吸收光能后以較低能量的光子重新發(fā)射出光，用于LED、顯示器等）。光電反射效應(yīng)是指光照射到材料表面時(shí)發(fā)生反射的現(xiàn)象，這不是材料內(nèi)部的光電效應(yīng)。熱電效應(yīng)是指材料電阻隨溫度變化的現(xiàn)象，屬于熱電材料的研究范疇，與光電效應(yīng)不同。因此，光電導(dǎo)效應(yīng)、光生伏特效應(yīng)和光致發(fā)光效應(yīng)是光電材料的主要特性。15.鐵電材料的主要特性表現(xiàn)為（）A.自發(fā)極化B.退極化溫度C.壓電效應(yīng)D.鐵磁效應(yīng)E.電滯回線答案：ACE解析：鐵電材料是一類具有自發(fā)極化且自發(fā)極化可以在外電場作用下反向的晶體材料。其主要特性包括：自發(fā)極化（在沒有外電場時(shí)，材料內(nèi)部存在宏觀偶極矩）；壓電效應(yīng)（材料在機(jī)械應(yīng)力作用下產(chǎn)生表面電荷，或在電場作用下發(fā)生形變）；電滯回線（材料的極化狀態(tài)在外加電場作用下變化時(shí)，其極化強(qiáng)度與電場強(qiáng)度的關(guān)系呈滯后現(xiàn)象，反映了鐵電性的可逆性）。退極化溫度是指鐵電材料的鐵電性消失的最高溫度，是鐵電材料的一個(gè)特性參數(shù)，但不是其核心特性表現(xiàn)。鐵磁效應(yīng)是指材料具有自發(fā)磁化且磁化方向可以在外電場作用下翻轉(zhuǎn)的現(xiàn)象，是鐵磁材料的特性，與鐵電材料的特性不同。因此，自發(fā)極化、壓電效應(yīng)和電滯回線是鐵電材料的主要特性表現(xiàn)。16.超導(dǎo)材料的主要特性包括（）A.零電阻B.完全抗磁性C.臨界溫度D.臨界磁場E.熱超導(dǎo)效應(yīng)答案：ABCD解析：超導(dǎo)材料是在特定低溫下表現(xiàn)出零電阻和完全抗磁性的材料。其主要特性包括：零電阻（電流在超導(dǎo)體中流動(dòng)時(shí)沒有能量損耗）；完全抗磁性（又稱邁斯納效應(yīng)，超導(dǎo)體內(nèi)部磁場為零）；臨界溫度（超導(dǎo)現(xiàn)象出現(xiàn)的最低溫度）；臨界磁場（能夠破壞超導(dǎo)態(tài)的最大外部磁場強(qiáng)度）；臨界電流（在超導(dǎo)體中能夠保持超導(dǎo)態(tài)的最大電流密度）。熱超導(dǎo)效應(yīng)不是超導(dǎo)材料的標(biāo)準(zhǔn)術(shù)語，超導(dǎo)性與熱效應(yīng)有關(guān)（如焦耳熱為零），但“熱超導(dǎo)效應(yīng)”本身不是超導(dǎo)材料的一個(gè)獨(dú)立特性描述。因此，零電阻、完全抗磁性、臨界溫度和臨界磁場是超導(dǎo)材料的主要特性。17.熱電材料的主要應(yīng)用包括（）A.熱電發(fā)電機(jī)B.熱電致冷器C.溫度傳感器D.電阻器E.電容器答案：AB解析：熱電材料的主要應(yīng)用是基于其熱電效應(yīng)，即塞貝克效應(yīng)（熱電發(fā)電）和珀?duì)柼?yīng)（熱電致冷）。熱電發(fā)電機(jī)利用塞貝克效應(yīng)將熱能直接轉(zhuǎn)化為電能；熱電致冷器利用珀?duì)柼?yīng)實(shí)現(xiàn)熱量從一個(gè)地方轉(zhuǎn)移到另一個(gè)地方，達(dá)到制冷或制熱的目的。溫度傳感器利用熱電材料電阻隨溫度變化的特性（熱電效應(yīng)或電阻溫度系數(shù)）；電阻器和電容器是基本的電子元器件，雖然熱電材料也可以用于制造，但這并非其主要應(yīng)用領(lǐng)域。因此，熱電發(fā)電機(jī)和熱電致冷器是熱電材料的主要應(yīng)用。18.制造發(fā)光二極管（LED）時(shí)，常用的半導(dǎo)體材料為（）A.硅（Si）B.鍺（Ge）C.砷化鎵（GaAs）D.氮化鎵（GaN）E.鉭化鎵（GaN）答案：CD解析：發(fā)光二極管（LED）的核心是半導(dǎo)體PN結(jié)，當(dāng)電子和空穴在PN結(jié)復(fù)合時(shí)釋放能量以光子的形式發(fā)射出去。為了實(shí)現(xiàn)可見光或特定波長的光發(fā)射，需要選擇具有合適能帶結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體材料。常用的LED材料包括III-V族化合物半導(dǎo)體，如砷化鎵（GaAs，主要用于紅外和部分可見光）、氮化鎵（GaN，主要用于藍(lán)光、紫外和綠色光）等。硅（Si）和鍺（Ge）是IV族元素半導(dǎo)體，雖然也具有PN結(jié)，但直接用于制造高效率可見光LED的性能不佳（Si主要用于光電二極管和晶體管，Ge主要用于紅外探測(cè)器）。鉭化鎵（GaN）是氮化鎵（GaN）的誤寫或非標(biāo)準(zhǔn)名稱。因此，砷化鎵和氮化鎵是制造LED常用的半導(dǎo)體材料。19.影響壓電材料性能的因素有（）A.材料的化學(xué)成分B.材料的微觀結(jié)構(gòu)C.材料的晶相D.材料的表面處理E.材料的溫度答案：ABCE解析：壓電材料的性能受到多種因素的影響。材料的化學(xué)成分直接決定了材料的晶體結(jié)構(gòu)和化學(xué)鍵合，從而影響其壓電系數(shù)、介電常數(shù)、機(jī)械品質(zhì)因數(shù)等電學(xué)和力學(xué)性能（A）。材料的微觀結(jié)構(gòu)，包括晶粒尺寸、晶界特性、缺陷等，也會(huì)顯著影響其壓電性能和可靠性（B）。材料的晶相，即材料存在的晶體形態(tài)，不同的晶相具有不同的壓電效應(yīng)，例如鈦酸鋇（BaTiO3）在不同的相變溫度下會(huì)存在不同的晶相，其壓電性能也隨之變化（C）。材料的表面處理，如拋光、涂層等，可以改善其表面狀態(tài)，影響其表面漏電和傳感器性能，但對(duì)外部壓電系數(shù)的影響相對(duì)較?。―）。溫度會(huì)影響材料的壓電系數(shù)、介電常數(shù)等物理參數(shù)，通常在特定的溫度范圍內(nèi)（如居里溫度以下）材料才表現(xiàn)出鐵電性和壓電性，溫度過高或過低都會(huì)影響其性能（E）。因此，化學(xué)成分、微觀結(jié)構(gòu)、晶相和溫度是影響壓電材料性能的主要因素。20.光電二極管的主要類型有（）A.PIN光電二極管B.APD雪崩光電二極管C.BPW博伊爾-普雷斯克特光電二極管D.光電晶體管E.光電傳感器答案：ABC解析：光電二極管是利用半導(dǎo)體PN結(jié)的光電效應(yīng)將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的器件，根據(jù)其結(jié)構(gòu)和性能特點(diǎn)，可以分成多種類型。PIN光電二極管是一種常見的結(jié)構(gòu)，具有本征層，靈敏度高，用于探測(cè)弱光信號(hào)（A）。APD雪崩光電二極管利用雪崩倍增效應(yīng)，可以在弱光條件下獲得較高的內(nèi)部增益，適用于高速、高靈敏度光探測(cè)，如光纖通信（B）。BPW博伊爾-普雷斯克特光電二極管是一種結(jié)構(gòu)特殊的PN結(jié)光電二極管，具有較好的溫度穩(wěn)定性和線性響應(yīng)范圍，常用于光電探測(cè)器（C）。光電晶體管是利用光電效應(yīng)實(shí)現(xiàn)放大的器件，其結(jié)構(gòu)類似雙極結(jié)型晶體管，但輸入信號(hào)是光信號(hào)，它不是光電二極管的一種類型（D）。光電傳感器是一個(gè)更廣泛的概念，包括各種利用光檢測(cè)信號(hào)的非接觸式傳感器，光電二極管是其中的一種具體器件，但不是光電傳感器的分類類型（E）。因此，PIN光電二極管、APD雪崩光電二極管和BPW博伊爾-普雷斯克特光電二極管是光電二極管的主要類型。三、判斷題1.半導(dǎo)體材料的禁帶寬度越大，其導(dǎo)電性越好。（）答案：錯(cuò)誤解析：半導(dǎo)體的導(dǎo)電性與其禁帶寬度密切相關(guān)。禁帶寬度較小的半導(dǎo)體，其價(jià)帶和導(dǎo)帶之間的能量差較小，較容易激發(fā)電子躍遷到導(dǎo)帶，從而形成導(dǎo)電的載流子，導(dǎo)電性較好。禁帶寬度較大的半導(dǎo)體，電子需要獲得更大的能量才能躍遷到導(dǎo)帶，導(dǎo)電性較差。因此，禁帶寬度越小，半導(dǎo)體的導(dǎo)電性通常越好。題目表述與實(shí)際情況相反。2.壓電材料一定具有鐵電性。（）答案：錯(cuò)誤解析：壓電效應(yīng)是指某些材料在受到機(jī)械應(yīng)力作用時(shí)產(chǎn)生表面電荷的現(xiàn)象，而鐵電性是指材料具有自發(fā)極化且自發(fā)極化可以在外電場作用下反向的特性。雖然許多鐵電材料也具有壓電性，但并非所有壓電材料都具備鐵電性。例如，一些壓電陶瓷在居里溫度以下表現(xiàn)出壓電性和鐵電性，但在居里溫度以上則只具有壓電性而不具有鐵電性。因此，壓電材料不一定具有鐵電性。3.光電效應(yīng)中，只有金屬材料才能產(chǎn)生光電子。（）答案：錯(cuò)誤解析：光電效應(yīng)是指材料在受到光照射時(shí)發(fā)射出電子的現(xiàn)象。雖然光電效應(yīng)最早是在金屬表面觀察到的，但并非只有金屬材料才能產(chǎn)生光電子。許多半導(dǎo)體材料、絕緣體材料甚至一些液體和氣體在特定條件下也能產(chǎn)生光電效應(yīng)。例如，光電倍增管就是利用半導(dǎo)體材料的光電效應(yīng)來探測(cè)光的器件。因此，題目表述過于絕對(duì)。4.超導(dǎo)材料在超導(dǎo)態(tài)下具有零電阻和完全抗磁性。（）答案：正確解析：超導(dǎo)材料的主要特性就是在特定的低溫下呈現(xiàn)出零電阻和完全抗磁性。零電阻意味著電流在超導(dǎo)體中流動(dòng)時(shí)電阻為零，不會(huì)產(chǎn)生能量損耗；完全抗磁性（邁斯納效應(yīng)）是指超導(dǎo)體內(nèi)部磁場為零，能夠排斥外部磁場。這兩個(gè)特性是超導(dǎo)現(xiàn)象的核心標(biāo)志。因此，題目表述正確。5.熱電材料可以將熱能直接轉(zhuǎn)化為電能，也可以將電能轉(zhuǎn)化為熱能。（）答案：正確解析：熱電材料具有熱電效應(yīng)，包括塞貝克效應(yīng)和珀?duì)柼?yīng)。塞貝克效應(yīng)是指當(dāng)兩種不同的熱電材料組成熱電偶，兩端存在溫度差時(shí)，會(huì)產(chǎn)生電壓；珀?duì)柼?yīng)是指當(dāng)電流通過熱電偶時(shí)，會(huì)在一個(gè)接點(diǎn)產(chǎn)生熱量，在另一個(gè)接點(diǎn)吸收熱量。因此，熱電材料可以實(shí)現(xiàn)熱能與電能的相互轉(zhuǎn)換，既可以制造熱電發(fā)電機(jī)將熱能轉(zhuǎn)化為電能，也可以制造熱電致冷器將電能轉(zhuǎn)化為熱能。因此，題目表述正確。6.發(fā)光二極管（LED）是利用半導(dǎo)體材料的PN結(jié)在正向偏壓下產(chǎn)生電致發(fā)光現(xiàn)象的器件。（）答案：正確解析：發(fā)光二極管（LED）的核心原理是利用半導(dǎo)體材料的PN結(jié)在正向偏壓下，電子和空穴在PN結(jié)復(fù)合時(shí)釋放能量，并以光子的形式發(fā)射出去。這是通過能帶結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和調(diào)整來實(shí)現(xiàn)的。因此，題目表述正確。7.壓電材料不能用于制造傳感器。（）答案：錯(cuò)誤解析：壓電材料由于其壓電效應(yīng)，即材料在受到機(jī)械應(yīng)力作用時(shí)產(chǎn)生電荷，非常適合用于制造各種傳感器，如壓力傳感器、加速度傳感器、聲波換能器等。通過測(cè)量壓電材料在應(yīng)力作用下的電荷變化，可以間接測(cè)量各種物理量。因此，壓電材料可以用于制造傳感器。8.光電材料主要用于制造太陽能電池。（）答案：錯(cuò)誤解析：光電材料確實(shí)可以用于制造太陽能電池，但這并非其唯一的應(yīng)用。光電材料在光電器件中具有多種應(yīng)用，如光電探測(cè)器、光電晶體管