第一章-半導(dǎo)體器件教案

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上 第1章 半導(dǎo)體二極管及其應(yīng)用本章要求：1、了解本證半導(dǎo)體、P型和N型半導(dǎo)體的特征 及PN結(jié)的形成過程。 2、熟悉二極管的伏安特性及其分類。 3、掌握直流穩(wěn)壓電源的組成及各部分電路的作用。本章重點(diǎn)：1、PN結(jié)的單向?qū)щ娦浴?2、二極管的伏安特性及應(yīng)用。本章難點(diǎn)：PN結(jié)的形成。教學(xué)時(shí)數(shù)：8學(xué)時(shí)教學(xué)方法：自學(xué)+多媒體教學(xué)1.1 半導(dǎo)體的特性及其類型一、半導(dǎo)體的獨(dú)特特性、導(dǎo)體、半導(dǎo)體和絕緣體 導(dǎo)體：自然界中很容易導(dǎo)電的物質(zhì)稱為導(dǎo)體，金屬一般都是導(dǎo)體。 絕緣體：有的物質(zhì)幾乎不導(dǎo)電，稱為絕緣體，如橡皮、陶瓷、塑料和石英。 半導(dǎo)體：導(dǎo)電特性處于導(dǎo)體和絕緣體之間，稱為半導(dǎo)體，如鍺、

2、硅、砷化鎵和一些硫化物、氧化物等。 2、半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性：（1）熱敏性：當(dāng)環(huán)境溫度升高時(shí)，導(dǎo)電能力顯著增強(qiáng)。 (可做成溫度敏感元件，如熱敏電阻)。（2）光敏性：當(dāng)受到光照時(shí)，導(dǎo)電能力明顯變化 。 (可做成各種光敏元件，如光敏電阻、光敏二極管、 光敏三極管等)。（3）摻雜性：往純凈的半導(dǎo)體中摻入某些雜質(zhì)，導(dǎo)電能力明顯改變。 (可做成各種不同用途的半導(dǎo)體器件，如二極管、三極管和晶閘管等）。3、本征半導(dǎo)體的晶體結(jié)構(gòu)（1）本征半導(dǎo)體-完全純凈的、不含其他雜質(zhì)且具有晶體結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體稱為本征半導(dǎo)體 。 （2）、本征半導(dǎo)體中的兩種載流子-自由電子和空穴使本征半導(dǎo)體具有導(dǎo)電能力，但很微弱。 注意：溫度愈高，

3、載流子的數(shù)目愈多,半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能也就愈好。所以，溫度對(duì)半導(dǎo)體器件性能影響很大。二、雜質(zhì)半導(dǎo)體1、 N型半導(dǎo)體 -摻入五價(jià)元素如磷、銻、砷等 。自由電子是多數(shù)載流子，空穴是少數(shù)載流子。2、 P 型半導(dǎo)體 摻入三價(jià)元素如硼、鎵、銦等 ?？昭ㄊ嵌鄶?shù)載流子，自由電子是少數(shù)載流子。注意： 1. 摻入雜質(zhì)的濃度決定多數(shù)載流子濃度；溫度決定少數(shù)載流子的濃度。 2. 雜質(zhì)半導(dǎo)體載流子的數(shù)目要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于本征半導(dǎo)體，因而其導(dǎo)電能力大大改善。 3. 雜質(zhì)半導(dǎo)體總體上保持電中性。三、PN結(jié)1、 PN結(jié)的形成 利用擴(kuò)散和漂移這一對(duì)相反的運(yùn)動(dòng)最終達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，使空間電荷區(qū)的厚度固定不變PN結(jié)。2、PN結(jié)的單向?qū)щ娦?）.

4、 PN 結(jié)加正向電壓（正向偏置） -正向電流較大，正向電阻較小，PN結(jié)處于導(dǎo)通狀態(tài)。2）. PN 結(jié)加反向電壓（反向偏置） -反向電流較小，反向電阻較大，PN結(jié)處于截止?fàn)顟B(tài)。 綜上所述： PN 結(jié)正向?qū)?，反向截?單向?qū)щ娦?。小結(jié)：1、半導(dǎo)體的特性及類型。2、N型半導(dǎo)體和P型半導(dǎo)體的特征。3、結(jié)的單向?qū)щ娦?。布置作業(yè)：看書1.2 半導(dǎo)體二極管一、 基本結(jié)構(gòu)與符號(hào) 1、結(jié)構(gòu)（兩區(qū)、兩極、一結(jié)）-PN 結(jié)加上管殼和引線，就成為半導(dǎo)體二極管。2、符號(hào)二、二極管的伏安特性三、二極管的類型和參數(shù)1、類型：（1）以材料分類，有硅二極管和鍺二極管等。（2）以二極管的構(gòu)造分類，有點(diǎn)接觸型二極管和面接觸型二極

5、管等。 （3）以用途分類，有整流二極管、穩(wěn)壓二極管、發(fā)光二極管、光電二極管等。2、二極管的主要參數(shù)： （1）最大整流電流IFM -二極管長(zhǎng)期運(yùn)行時(shí)允許通過的最大正向平均電流。 （2）最高反向工作電壓URM -二極管正常工作時(shí)所允許外加的最高反向電壓。 （3）反向電流IR -在規(guī)定的反向電壓（<UBR）和環(huán)境溫度下的反向電流。四、特殊二極管1. 穩(wěn)壓二極管-利用二極管反向電擊穿時(shí)兩端電壓保持穩(wěn)定的特性穩(wěn)定電路兩端電壓。主要參數(shù)1) 穩(wěn)定電壓UZ -穩(wěn)壓管正常工作(反向擊穿)時(shí)管子兩端的電壓。 2) 穩(wěn)定電流 IZ 、 -穩(wěn)壓管工作在穩(wěn)定電壓時(shí)的電流值 )最大穩(wěn)定電流 IZM -穩(wěn)壓管正常工

6、作時(shí)允許通過的最大反向電流4) 動(dòng)態(tài)電阻 -rZ愈小，曲線愈陡，穩(wěn)壓性能愈好。2. 發(fā)光二極管-采用磷化鎵或者磷砷化鎵等制成，直接將電能變?yōu)楣饽?。發(fā)光管正常工作時(shí)應(yīng)正向偏置，因發(fā)光管屬于功率型器件，因此死區(qū)電壓較普通二極管高，其正偏工作電壓至少要在1.3V以上。發(fā)光管常用作數(shù)字電路的數(shù)碼及圖形顯示的七段式或陣列器件。3. 光電二極管-能將光照強(qiáng)弱的變化轉(zhuǎn)變成電信號(hào)。光電二極管的正常工作狀態(tài)是反向偏置。在反向電壓下，無光照時(shí)，反向電流很小，稱為暗電流；有光照射時(shí)，攜帶能量的光子進(jìn)入PN結(jié)，把能量傳給共價(jià)鍵上的束縛電子，使部分價(jià)電子掙脫共價(jià)鍵的束縛，產(chǎn)生電子空穴對(duì)，稱光生載流子。光生載流子在反向電

7、壓作用下形成反向光電流，其強(qiáng)度與光照強(qiáng)度成正比。小結(jié)：1、二極管的結(jié)構(gòu)、類型與符號(hào)。2、二極管的單向?qū)щ娦阅芗胺蔡匦浴?、穩(wěn)壓二極管、發(fā)光二極管及光電二極管的特征。布置作業(yè)：.半導(dǎo)體二極管應(yīng)用電路一、二極管并聯(lián)型穩(wěn)壓電路1、直流穩(wěn)壓電源的組成電源變壓器將220V交流電壓變換為整流電路所要求的交流電壓值。整流電路將交流電壓變換為脈動(dòng)直流電壓。濾波電路將脈動(dòng)的直流電變換為平滑的直流電。穩(wěn)壓電路使直流電源的輸出電壓穩(wěn)定，基本不受電網(wǎng)電壓或負(fù)載變動(dòng)的影響。2、單相整流電路（1）單相半波整流電路1）電路圖及原理分析 u20V導(dǎo)通uo= u2 u20V截止uo= 02）參數(shù)計(jì)算 （2）單相橋式整流電路1

8、）電路圖及原理分析 u20V2、V3導(dǎo)通，V1、V4截止uo= u2 u20V2、V3截止，V1、V4導(dǎo)通uo= u22）參數(shù)計(jì)算 3. 濾波電路（1）電容濾波電路1）電路圖及原理分析 V2、V3或者V1、V4導(dǎo)通時(shí)給C 充電, 它們都截止時(shí)C 向RL放電。 濾波后uo 的波形變得平緩，平均值提高。2）結(jié)論 濾波電容與負(fù)載并聯(lián)，由于濾波電容的充放電作用，輸出電壓的脈動(dòng)程度大為減弱，波形相對(duì)平滑，輸出電壓平均值也得到提高。 RC越大Uo越大*單相橋式整流電容濾波電路電壓和電流的估算 【例】在橋式整流電容濾波電路中，要求輸出直流電壓為6V，負(fù)載電流為60mA。試選擇合適的整流二極管。（2）電感濾波

9、（3）復(fù)合濾波4. 穩(wěn)壓電路-使直流電源的輸出電壓穩(wěn)定，基本不受電網(wǎng)電壓或負(fù)載變動(dòng)的影響。（1）并聯(lián)硅穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路1）電路組成 注意：穩(wěn)壓管VZ反向并聯(lián)在負(fù)載RL兩端。2）穩(wěn)壓原理*當(dāng)輸入電壓變化時(shí)*當(dāng)負(fù)載電流變化時(shí)（2）集成穩(wěn)壓電路 1）三端固定集成穩(wěn)壓器1、固定式三端穩(wěn)壓器的基本知識(shí)2、固定式三端穩(wěn)壓器的基本應(yīng)用原理 輸入端電容C1用于減小輸入電壓的脈動(dòng)和防止過電壓。 輸出端電容C2用于削弱電路的高頻干擾，并具有消振作用。 2）三端可調(diào)集成穩(wěn)壓器產(chǎn)品序號(hào)為三位數(shù)：前一位的含義：1軍工；2工業(yè)和半軍工；3民用。后兩位的含義：17為輸出正電壓，37為輸出負(fù)電壓。二、二極管其他應(yīng)用電路簡(jiǎn)介1、

10、二極管的開關(guān)作用 正向?qū)〞r(shí)相當(dāng)一個(gè)閉合的開關(guān)；反向阻斷時(shí)相當(dāng)一個(gè)打開的開關(guān)。2、限幅3、鉗位小結(jié)：1、直流穩(wěn)壓電源的組成。2、單相半波和橋式整流電路的特點(diǎn)。3、電感濾波和電容濾波的特點(diǎn)。4、穩(wěn)壓電路的原理。布置作業(yè)：P16-2、8 教學(xué)方法說明通過生產(chǎn)生活中的電子產(chǎn)品引入課題。注意說明： 本征半導(dǎo)體中載流子數(shù)目極少, 其導(dǎo)電性能很差。 借助于多媒體動(dòng)畫進(jìn)行比較直觀的展示，幫助學(xué)生知道PN結(jié)是怎么形成的，明白將PN結(jié)封裝起來就是二極管。學(xué)生舉例： 在何處曾經(jīng)見到過二極管，它在電路中起什么作用呢？結(jié)合PN結(jié)的單向?qū)щ娦苑治?。注意：轉(zhuǎn)折點(diǎn)電壓的分析。通過列舉二極管在實(shí)際電路中的應(yīng)用實(shí)例加以理解二極管的主要參數(shù)。例：二極管冒煙了，讓學(xué)生來解釋這個(gè)現(xiàn)象。學(xué)生思考：?jiǎn)蜗喟氩ㄕ麟娐返妮敵霾ㄐ斡惺裁刺攸c(diǎn)，與輸入波形比較為何會(huì)發(fā)生變化呢？重點(diǎn)放在