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1、最新 精品 Word 歡迎下載 可修改第一章 半導(dǎo)體二極管內(nèi)容簡(jiǎn)介本章首先介紹半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能和特點(diǎn)，進(jìn)而從原子結(jié)構(gòu)給與解釋。先討論P(yáng)N結(jié)的形成和PN結(jié)的特性，然后介紹半導(dǎo)體二極管特性曲線和主要參數(shù)。分析這些管子組成的幾種簡(jiǎn)單的應(yīng)用電路，最后列出常用二極管參數(shù)及技能訓(xùn)練項(xiàng)目。知識(shí)教學(xué)目標(biāo)1.了解半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)，掌握PN結(jié)的單向?qū)щ娞匦裕?.熟悉二極管的基本結(jié)構(gòu)、伏安特性和主要參數(shù)；3.掌握二極管電路的分析方法；4.了解特殊二極管及其應(yīng)用。技能教學(xué)目標(biāo)能夠識(shí)別和檢測(cè)二極管，會(huì)測(cè)定二極管簡(jiǎn)單應(yīng)用電路參數(shù)。本章重點(diǎn)1.要求掌握器件外特性，以便能正確使用和合理選擇這些器件。如：半導(dǎo)體二極管：伏安特性，
2、主要參數(shù)，單向?qū)щ娦浴?.二極管電路的分析與應(yīng)用。本章難點(diǎn)1.半導(dǎo)體二極管的伏安特性，主要參數(shù)，單向?qū)щ娦浴?.二極管電路分析方法。課時(shí) 4課時(shí)題目：半導(dǎo)體、PN結(jié)教學(xué)目標(biāo)：了解本征半導(dǎo)體，雜質(zhì)半導(dǎo)體的區(qū)別，從而得出半導(dǎo)體特性。記住半導(dǎo)體PN結(jié)的特性。教學(xué)重點(diǎn)：1、半導(dǎo)體特性；2、半導(dǎo)體PN結(jié)的特性；教學(xué)難點(diǎn)：1、半導(dǎo)體單向?qū)щ娦浴?2、半導(dǎo)體PN結(jié)分別加正反向電壓導(dǎo)通與截止的特性。教學(xué)方法：講授教具：色粉筆新課導(dǎo)入：電子技術(shù)基礎(chǔ)是我們這學(xué)期新開(kāi)的一門專業(yè)課，它包含各個(gè)基本小型電路的介紹及使用分析，這次課我們來(lái)學(xué)習(xí)一種材質(zhì)：半導(dǎo)體。為以后的電路分析打下基礎(chǔ)。 新授：從導(dǎo)電性能上看，通常可將物質(zhì)
3、為三大類：導(dǎo)體： 電阻率 ，緣體：電阻率 ， 半導(dǎo)體：電阻率介于前兩者之間。目前制造半導(dǎo)體器件材料用得最多的有：?jiǎn)我辉氐陌雽?dǎo)體硅(Si)和鍺(Ge);化合物半導(dǎo)體 砷化鎵(GaAs)。圖 半導(dǎo)體示例 本征半導(dǎo)體了解：純凈的半導(dǎo)體稱為本征半導(dǎo)體。用于制造半導(dǎo)體器件的純硅和鍺都是四價(jià)元素，其最外層原子軌道上有四個(gè)電子（稱為價(jià)電子）。在單晶結(jié)構(gòu)中，由于原子排列的有序性，價(jià)電子為相鄰的原子所共有，形成圖所示的共價(jià)健結(jié)構(gòu)，圖中+4代表四價(jià)元素原子核和內(nèi)層電子所具有的凈電荷。共價(jià)鍵中的一些價(jià)電子由于熱運(yùn)動(dòng)獲得一些能量，從而擺脫共價(jià)鍵的約束成為自由電子，同時(shí)在共價(jià)鍵上留下空位，我們稱這些空位為空穴，它帶正
4、電。在外電場(chǎng)作用下，自由電子產(chǎn)生定向移動(dòng)，形成電子電流；同時(shí)價(jià)電子也按一定的方向一次填補(bǔ)空穴，從而使空穴產(chǎn)生定向移動(dòng)，形成空穴電流。因此，半導(dǎo)體中有自由電子和空穴兩種載流參與導(dǎo)電，分別形成電子電流和空穴電流，這一點(diǎn)與金屬導(dǎo)體的導(dǎo)電機(jī)理不同。 雜質(zhì)半導(dǎo)體 在本征半導(dǎo)體中摻入某些微量的雜質(zhì)，就會(huì)使半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能發(fā)生顯著變化。其原因是摻雜半導(dǎo)體的某種載流子濃度大大增加。一、 N型半導(dǎo)體若在四價(jià)的硅或鍺的晶體中摻入少量的五價(jià)元素(如磷、銻、砷等)，則晶體點(diǎn)陣中的某些半導(dǎo)體原子被雜質(zhì)取代，磷原子的最外層有五個(gè)價(jià)電子，其中四個(gè)與相鄰的半導(dǎo)體原 子形成共價(jià)鍵，必定多出一個(gè)電子，這個(gè)電子幾乎不受束縛，很容易
5、被激發(fā)而成為自由電子，這樣，在該半導(dǎo)體中就存在大量的自由電子載流子，空穴是少數(shù)載流子，這種半導(dǎo)體就是N型半導(dǎo)體 圖 N型半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)二、 P型半導(dǎo)體 若在四價(jià)的硅或鍺的晶體中少量的三價(jià)元素，如硼，晶體點(diǎn)陣中的某些半導(dǎo)體原子被雜質(zhì)取代，硼原子的最外層有三個(gè)價(jià)電子，與相鄰的半導(dǎo)體原子形成共價(jià)鍵時(shí)，產(chǎn)生一個(gè)空穴。這個(gè)空穴可能吸引束縛電子來(lái)填補(bǔ)，使得硼原子成為不能移動(dòng)的帶負(fù)電的離子,因而在該半導(dǎo)體中就存在大量的空穴載流子,當(dāng)然,其中還有少數(shù)由于本征激發(fā)而產(chǎn)生的自由電子，如圖所示。 需要指出的是,無(wú)論是N型還是P型半導(dǎo)體,都是呈電中性的。 *綜上所述，半導(dǎo)體特性：*1、半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體與絕緣體之間
6、。2、在一定溫度下，本征半導(dǎo)體因本征激發(fā)而產(chǎn)生自由 電子和空穴對(duì)，故其有一定的導(dǎo)電能力。*3、本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力主要由溫度決定；雜質(zhì)半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力主要由所摻雜質(zhì)的濃度決定。4、P型半導(dǎo)體中空穴是多子，自由電子是少子。N型半導(dǎo)體中自由電子是多子，空穴是少子。*5、半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力與溫度、光強(qiáng)、雜質(zhì)濃度和材料性質(zhì)有關(guān)。N結(jié)一、PN 結(jié)的形成 在同一片半導(dǎo)體基片上，分別制造P 型半導(dǎo)體和N 型半導(dǎo)體，經(jīng)過(guò)載流子的擴(kuò)散，在它們的交界面處就形成了PN 結(jié)。 PN結(jié)是多數(shù)載流子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)和少數(shù)載流子的漂移運(yùn)動(dòng)相較量,最終達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡的必然結(jié)果，相當(dāng)于兩個(gè)區(qū)之間沒(méi)有電荷運(yùn)動(dòng)，空間電荷區(qū)的厚度固定不變。二
7、、PN結(jié)的單向?qū)щ娦?、PN結(jié)的偏置 PN結(jié)加上正向電壓（正向偏置）的意思都是：P區(qū)加正、N區(qū)加負(fù)電壓。 PN結(jié)加上反向電壓（反向偏置）的意思都是： P區(qū)加負(fù)、N區(qū)加正電壓。2、PN結(jié)正偏如上圖所示,當(dāng)PN結(jié)正偏時(shí)，外加電源形成的電場(chǎng)加強(qiáng)了載流子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)，削弱了內(nèi)電場(chǎng)，耗盡層變薄，因而多子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)形成了較大的擴(kuò)散電流。用流程圖表述如下：PN結(jié)正偏外電場(chǎng)削弱內(nèi)電場(chǎng) 耗盡層變薄擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)漂移運(yùn)動(dòng)多子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)形成正向電流 。3、PN結(jié)的反偏 在PN結(jié)加反向偏置時(shí),如圖所示，外加電源形成的外電場(chǎng)加強(qiáng)了內(nèi)電場(chǎng)，多子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)受到阻礙，耗盡層變厚；少子的漂移運(yùn)動(dòng)加強(qiáng)，形成較小的漂移電流。其過(guò)程表述如下：
8、PN結(jié)反偏外電場(chǎng)加強(qiáng)內(nèi)電場(chǎng) 耗盡層變厚擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)漂移運(yùn)動(dòng)少子漂移運(yùn)動(dòng)形成反向電流 。 綜上所述： 1）PN結(jié)加正向電壓時(shí)，具有較大的正向擴(kuò)散電流，呈現(xiàn)低電阻， PN結(jié)導(dǎo)通；2）PN結(jié)加反向電壓時(shí)，具有很小的反向漂移電流，呈現(xiàn)高電阻， PN結(jié)截止。課后總結(jié)：這次課我們認(rèn)識(shí)了半導(dǎo)體材料。對(duì)于半導(dǎo)體的特性，PN結(jié)的特性進(jìn)行對(duì)比記憶，由大家課下熟悉完成記憶。作業(yè)：練習(xí)冊(cè)1.1板書設(shè)計(jì)：一、半導(dǎo)體1、 本征半導(dǎo)體2、 雜質(zhì)半導(dǎo)體：二、PN結(jié)題目：1.2 二極管的特性及主要參數(shù)教學(xué)目標(biāo)：了解二極管的特性，分析使用二極管時(shí)的主要參數(shù)-伏安特性。教學(xué)重點(diǎn)：二極管結(jié)構(gòu)分析，伏安特性的分析；教學(xué)難點(diǎn)：1、伏安特性分
9、析。 2、幾個(gè)參數(shù)的記憶及區(qū)分。教學(xué)方法：講授教具：色粉筆新課導(dǎo)入：上次課我們認(rèn)識(shí)了半導(dǎo)體器件中常用的器件“二極管”，在使用過(guò)程中不僅要了解它的參數(shù)也是不行的，這次我們繼續(xù)學(xué)習(xí)它的特性及參數(shù)要求。 新授： 半導(dǎo)體二極管的結(jié)構(gòu)和符號(hào) 二極管的伏安特性 半導(dǎo)體二極管的核心是PN結(jié)，它的特性就是PN結(jié)的單向?qū)щ娞匦?。常利用伏一安特性曲線來(lái)形象地描述二極管的單向?qū)щ娦?。所謂伏安特性，是指二極管兩端電壓和流過(guò)二極管電流的關(guān)系，可用電路圖來(lái)測(cè)量。若以電壓為橫坐標(biāo)，電流為縱坐標(biāo)，用作圖法把電壓、電流的對(duì)應(yīng)值用平滑曲線連接起來(lái)，就構(gòu)成二極管的伏安特性曲線，如圖所示(圖中虛線為鍺管的伏安特性，實(shí)線為硅管的伏安特
10、性)，下面以二極管的伏安特性曲線加以說(shuō)明。一、正向特性 當(dāng)二極管兩端加正向電壓時(shí)，就產(chǎn)生正向電流，正向電壓較小時(shí)，正向電流極小(幾乎為零)，這一部分稱為死區(qū)，相應(yīng)的A(A)點(diǎn)的電壓命名為死區(qū)電壓。 二極管正向?qū)〞r(shí)，要特別注意它的正向電流不能超過(guò)最大值，否則將燒壞PN結(jié)。二、反向特性 當(dāng)二極管兩端加上反向電壓時(shí)，在開(kāi)始很大范圍內(nèi)，二極管相當(dāng)于非常大的電阻，反向電流很小，且不隨反向電壓而變化。此時(shí)的電流稱之為反向飽和電流，如圖中0C(或OC)段所示。三、反向擊穿特性 二極管反向電壓加到定數(shù)值時(shí)，反向電流急劇增大，這種現(xiàn)象稱為反向擊穿。此時(shí)的電壓稱為反向擊穿電壓用表示，如圖中CD(或CD)段所示。
11、四、死區(qū)電壓：鍺0.2V 硅0.5V五、導(dǎo)通電壓降：鍺0.3V 硅0.7V 半導(dǎo)體二極管的主要參數(shù)和分類基本參數(shù)： 1最大整流電流 最大整流電流是指二極管長(zhǎng)期工作時(shí)，允許通過(guò)的最大平均電流使用正向平均電流能超過(guò)此值，否則二極管會(huì)擊穿。 2最大反向工作電壓 最大反向工作電壓是指二極管正常工作時(shí)，所承受的最高反向電壓(峰值)。通常手冊(cè)上給出的最大反向工作電壓是擊穿電壓的一半左右。 3二極管的直流電阻 二極管的直流電阻指加在二極管兩端的直流電壓與流過(guò)二極管的直流電流的比值。二極管的正向電阻較小，約為幾歐到幾千歐；反向電阻很大，一般可達(dá)零點(diǎn)幾兆歐以上。 4最高工作頻率 最高工作頻率是指二極管正常工作時(shí)
12、上、下限頻率，它的大小與PN結(jié)的結(jié)電容有超過(guò)此值，二極管單向?qū)щ娞匦宰儾?。課后總結(jié)：這次課的重點(diǎn)：1、二極管結(jié)構(gòu)及其單向?qū)щ娦?2、 死區(qū)電壓：鍺0.2V 硅0.5V3、導(dǎo)通電壓降：鍺0.3V 硅0.7V4、二極管反向電壓加到定數(shù)值時(shí)，反向電流急劇增大，這種現(xiàn)象稱為反向擊穿作業(yè)：練習(xí)冊(cè)1.2填空1-5題板書設(shè)計(jì)：一、半導(dǎo)體二極管的結(jié)構(gòu)和符號(hào)二、二極管的伏安特性三、半導(dǎo)體二極管的主要參數(shù)和分類題目：1.4特殊二極管、二極管的檢測(cè)及應(yīng)用教學(xué)目標(biāo)：1、穩(wěn)壓二極管、發(fā)光二級(jí)管及光電二極管的特點(diǎn) 2、學(xué)習(xí)二極管極性檢測(cè) 3、學(xué)習(xí)二極管好壞的檢測(cè)教學(xué)重點(diǎn)：1、學(xué)習(xí)二極管極性檢測(cè) 2、學(xué)習(xí)二極管好壞的檢測(cè)教
13、學(xué)難點(diǎn)：1、二極管的檢測(cè) 2、二極管的應(yīng)用教學(xué)方法：講授教具：色粉筆新課導(dǎo)入：二極管大家已經(jīng)知道是什么電子器件，那么如果拿來(lái)一個(gè)二極管，如何知道它的正負(fù)極？二極管的好壞該怎樣檢測(cè)？這一系列使用前應(yīng)該做的準(zhǔn)備都是必須有的，現(xiàn)在我們就來(lái)學(xué)習(xí)他的檢測(cè)方法！ 新授： 穩(wěn)壓二極管 穩(wěn)壓電路利用穩(wěn)壓二極管在反向擊穿特性來(lái)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓。下面簡(jiǎn)要介紹穩(wěn)壓二極管基本知識(shí)。一、穩(wěn)壓二極管的工作特性 穩(wěn)壓二極管簡(jiǎn)稱穩(wěn)壓管，它的伏一安特性曲線和在電路中的符號(hào)如圖所示。穩(wěn)壓管和普通二極管正向特性相同，不同的是反向擊穿電壓較低，且擊穿特性陡峭，這說(shuō)明反向電流在較大范圍內(nèi)變化時(shí)，擊穿電壓基本不變，穩(wěn)壓管正是利用反向擊穿特性來(lái)實(shí)
14、現(xiàn)穩(wěn)壓的，此時(shí)擊穿電壓稱為穩(wěn)定工作電壓，用 UZ表示。二、穩(wěn)壓管的主要參數(shù)1.穩(wěn)定電壓UZ 穩(wěn)定電壓UZ 即反向擊穿電壓。由于擊穿電壓與制造工藝、環(huán)境溫度和工作電流有關(guān)，手冊(cè)中只能給出某一型號(hào)的穩(wěn)壓范圍。2.穩(wěn)定電流IZ 穩(wěn)定電流IZ是指穩(wěn)壓管工作至穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)流過(guò)的電流。當(dāng)穩(wěn)壓管穩(wěn)定電流小于最小穩(wěn)定電流 時(shí)，沒(méi)有穩(wěn)定作用；大于最大穩(wěn)定電流 時(shí)，管子因過(guò)流而損壞。穩(wěn)壓管由于受熱而擊穿。 發(fā)光二極管與光電二極管一、發(fā)光二極管 發(fā)光二極管是一種把電能變成光能的器件，由磷化鎵、砷化鎵等半導(dǎo)體材料制成，電路符號(hào)見(jiàn)圖,當(dāng)給發(fā)光二極管加上偏壓，有一定的電流流過(guò)時(shí)二極管就會(huì)發(fā)光，這是由于PN結(jié)的電子和空穴直接
15、復(fù)合放出能量的結(jié)果。 顏色：發(fā)光二極管的種類按發(fā)光的顏色可分為：紅色、藍(lán)色、黃色、綠色和無(wú)色 正負(fù)極：管腳引線較長(zhǎng)者為正極，較短者為負(fù)極。 不同顏色發(fā)光二級(jí)管工作電壓：發(fā)光二極管工作時(shí)導(dǎo)通電壓比普通二極管大，其工作電壓隨材料不同而不同，一般為1.7v2.4v。普通綠、紅、黃二極管工作電壓約為2v，白色發(fā)光二極管電壓通常高于2.4v；藍(lán)色發(fā)光二極管工作電壓一般高于3.3v。發(fā)光二極管的工作電流一般為2mA25mA。 發(fā)光二極管廣泛應(yīng)用于各種電子儀器儀表、計(jì)算機(jī)、電視機(jī)的電源指示和信號(hào)指示，還可以做成七段譯碼顯示器等。二、光電二極管 光電二極管又叫光敏二極管，外形如圖 1.5 二極管的檢測(cè)與應(yīng)用1
16、、二極管的識(shí)別二極管正負(fù)極、規(guī)格、功能和制造材料一般可以通過(guò)管殼上的標(biāo)志和查閱手冊(cè)(本章內(nèi)容后附有實(shí)用資料)來(lái)判斷，如IN4001通過(guò)殼上的標(biāo)志可判斷正負(fù)極，查閱手冊(cè)可知它是整流管，參數(shù)是1A/50V;2CW15查閱手冊(cè)可知它是N型硅材料穩(wěn)壓管。如果管殼上無(wú)符號(hào)或標(biāo)志不清，就需要用萬(wàn)用表來(lái)檢測(cè)。2、二極管的檢測(cè)二極管的檢測(cè)主要是判斷其正負(fù)極和質(zhì)量好壞。 基本方法：(1) 選檔位將萬(wàn)用表量程調(diào)至 R100 或 R1K檔（一般不用 R1檔，因其電流較大，而 R10K檔電壓過(guò)高管子易擊穿）(2) 測(cè)電阻將兩表筆分別接觸二極管兩個(gè)電極，測(cè)得一個(gè)電阻值，交換一次電極再測(cè)一次，從而得到兩個(gè)電阻值。正向電阻5K 反向電阻500K，如圖所示。（3）問(wèn)題分析性能好的二極管，一般反向電阻比正向電阻大幾百倍。 如兩次測(cè)得的正、反向電阻很小或等于零，則說(shuō)明管子內(nèi)部已擊穿或短路； 如果正、反向電阻均很大或接近無(wú)窮大，說(shuō)明管子內(nèi)部已開(kāi)路； 如果電阻值相差不大，說(shuō)明管子性能變差； 在上述三種情況的二極管均不能使用。作業(yè)：練習(xí)冊(cè)1.2填空1-5題課后總結(jié)：這次課的重點(diǎn)：1、各種特別二極管的特點(diǎn)簡(jiǎn)介 2、二極管的極性及性能好壞的檢測(cè)板書設(shè)計(jì)：1、各種特別二極管的特點(diǎn)簡(jiǎn)介 2、二極管的極性及性能好壞的檢測(cè)
半導(dǎo)體二極管 電子教案
