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文本内容:
珙县职业高级中学(教案)《电子技术基础》授课教师电子专业部课题半导体二极管教学目标知识目标1.熟识二极管的外形和符号2.掌握二极管的单向导电性3.理解二极管的伏安特性、理解二极管的主要参数4.掌握稳压二极管的特性及其主要参数;发光二极管及光电二极管的主要特性及电路符号5.掌握二极管的具体应用技能目标会测量二极管会组装整流电路会组装节能灯情感目标提高学生学习电子技术的兴趣培养学生积极参与,主动请教的态度创设各种合作学习的活动,促使学生互相学习、互相帮助、发展合作精神鼓励学生在学习中的尝试,保护他们的自尊心和积极性尊重每个学生,__性格内向或学习有困难的学生,尽可能多地给他们实践的机会教材重、难点重点二极管的单向导电性稳压二极管的特性与参数发光二极管的特性难点二极管反向特性稳压二极管的特性与参数二极管的具体应用教学__与过程第一步每次上课果,检查出勤、教具、学具、多媒体设施等,营造企业化管理的学习情景第二步每次上课时,通过设问、复习、情景创设等方法营造学习氛围第三步提出学习任务,让学生明确学习目的,明白应知、应会要求第四步让学生自己根据学习任务,制定学习方法与步骤第五步__学生交流、讨论、各抒己见、取长补短,确定学习方法与步骤第六步__学生进行理论学习与操作第七步学生自评、互评第八步学生互动相互交流,指出不足第九步教师总结已具备知识具备初中相关电学知识,但不具有电子技术相关知识教学方法教法任务驱动法学法自学、讨论、交流、总结教学媒体及辅件多媒体、各种二级管、万用表、彩色粉笔充电器套件、节能灯套件(实习课)
1、教学方法与实施过程环节教师活动学生活动备注任务准备
1.检查出勤、教具、学具、多媒体
2.总结上节课完成情况,提出改进措施进行工作准备;渐入工作角色__课堂,营造企业化管理的学习情景;任务引入与任务引出通过设问、启发,复习上次课内容或视具体情况结合生活实例引入新课,为本节课作准备引入新课通过电子产品在现实生活中的应用引入新课电子技术的核心是什么?半导体的特性有哪些?P、N型半导体中电子、空穴数量有何关系?二极管有什么特性?二极管有哪些主要参数?各自的含义是什么?整流电路的作用是什么?整流电路输出电压波形怎样?半波整流电路负载电压、电流是多少?有哪些滤波电路?各自对输出电压有什么影响?思考回答问题创设教学情境任务研究教师带领学生分析本节课任务、目标,讨论学习方法学生讨论本节课的学习方法各抒己见、明确分工方案交流__学生介绍各自的学习方法与完成任务方法各学生说明自己完成任务的方法使各组可以取长补短任务实施引导、巡视、帮助、启发、协调;
1.各自完成自己的任务;
2.学生交流,汇聚成果做中学,做中教,教师巡视指导协调任务交流__学生讨论、展示、交流、总结学生就自己的学习心得或成果向全班同学呈现解说展示成果,学生互动任务评价__学生对本节课的完成过程进行评价分别对自己、对他人进行评价自评、互评、师评,肯定成绩,指出不足取长补短,共同进步课业总结电子技术的核心半导体的特性P、N型半导体中电子、空穴数量二极管特性二极管主要参数、各自的含义整流电路的作用整流电路输出电压波形半波整流电路负载电压、电流滤波电路种类、各自对输出电压的影响学生根据自己学习与完成任务的过程对所用到知识进行整理完成自评,写出总结
2、教学内容第一章晶体二极管A.引入自然界中的物质,按导电能力的不同,可分为导体和绝缘体人们又发现还有一类物质,它们的导电能力介于导体和绝缘体之间,那就是半导体B.新授课
1.1 半导体二极管
1.
1.1 什么是半导体1.半导体导电能力随着掺入杂质、输入电压(电流)、温度和光照条件的不同而发生很大变化,人们把这一类物质称为半导体2.载流子半导体中存在的两种携带电荷参与导电的“粒子”
(1)自由电子带负电荷
(2)空穴带正电荷特性在外电场的作用下,两种载流子都可以做定向__,形成电流3.N型半导体主要靠电子导电的半导体即电子是多数载流子,空穴是少数载流子4.P型半导体主要靠空穴导电的半导体即空穴是多数载流子,电子是少数载流子
1.
1.2 PN结1.PN结经过特殊的工艺__,将P型半导体和N型半导体紧密地结合在一起,则在两种半导体的交界面就会出现一个特殊的接触面,称为PN结2.实验演示
(1)实验电路
(2)现象所加电压的方向不同,电流表指针偏转幅度不同
(3)结论PN结加正向电压时导通,加反向电压时截止,这种特性称为PN结的单向导电性3.反向击穿PN结两端外加的反向电压增加到一定值时,反向电流急剧增大,称为PN结的反向击穿4.热击穿若反向电流增大并超过允许值,会使PN结烧坏,称为热击穿5.结电容PN结存在着电容,该电容称为PN结的结电容
1.
1.3 半导体二极管利用PN结的单向导电性,可以用来制造一种半导体器件——半导体二极管1.半导体二极管的结构和符号
(1)结构由于管芯结构不同,二极管又分为点接触型(如图a)、面接触型(如图b)和平面型(如图c)
(2)符号如图所示,箭头表示正向导通电流的方向2.二极管的特性二极管的导电性能由加在二极管两端的电压和流过二极管的电流来决定,这两者之间的关系称为二极管的伏安特性硅二极管的伏安特性曲线如图所示
(1)正向特性(二极管正极电压大于负极电压)
①死区当正向电压较小时,正向电流极小,二极管呈现很大的电阻,如图中OA段,通常把这个范围称为死区死区电压硅二极管
0.5V左右,锗二极管
0.1V
0.2V
②正向导通当外加电压大于死区电压后,电流随电压增大而急剧增大,二极管导通导通电压硅二极管
0.6V
0.7V,锗二极管
0.2V
0.3V
(2)反向特性(二极管负极电压大于正极电压)
①反向饱和电流当加反向电压时,二极管反向电流很小,而且在很大范围内不随反向电压的变化而变化,故称为反向饱和电流
②反向击穿若反向电压不断增大到一定数值时,反向电流就会突然增大,这种现象称为反向击穿普通二极管不允许出现此种状态由二极管的伏安特性可知,二极管属于非线性器件3.半导体二极管的主要参数
(1)最大整流电流二极管长时间工作时允许通过的最大直流电流
(2)最高反向工作电压二极管正常使用时允许加的最高反向电压
4.二极管的应用举例1二极管的开关作用注意分析实际电路时为简单化,通常把二极管进行理想化处理,即正偏时视其为“短路”,截止时视其为“开路”2二极管的整流作用将交流电变成单方向脉动直流电的过程称为整流利用二极管的单向导电性能就可获得各种形式的整流电路3二极管的限幅作用图示为一限幅电路电源uS是一个周期性的矩形脉冲,高电平幅值为+5V,低电平幅值为-5V试分析电路的输出电压为多少分析当输入电压ui=-5V时,二极管反偏截止,此时电路可视为开路,输出电压u0=0V;当输入电压ui=+5V时,二极管正偏导通,导通时二极管管压降近似为零,故输出电压u0≈+5V显然输出电压u0限幅在0~+5V之间本节小结
1.二极管的伏安特性
2.二极管的主要参数
3.二极管的应用
1.3特殊二极管引言前面主要讨论了普通二极管另外还有一些特殊用途的二极管如稳压二极管、发光二极管、光电二极管和变容二极管等现介绍如下
1.稳压管稳压管是由硅材料制成的特殊面接触型二极管,与普通二极管不同的是,稳压管的正常工作区域是PN结的反向齐纳击穿区,故而也称为齐纳二极管
(1)稳压管的工作特性稳压二极管简称稳压管它的特性曲线和符号如图所示显然稳压管的伏安特性曲线比普通二极管的更加陡峭稳压二极管的反向电压几乎不随反向电流的变化而变化、这就是稳压二极管的显著特性
(2)稳压二极管的主要参数1)稳定电压UZ稳定电压是稳压管工作在反向击穿区时的稳定工作电压由于稳定电压随着工作电流的不同而略有变化因而测试Uz时应使稳压管的电流为规定值稳定电压Uz是根据要求挑选稳压管的主要依据之一不同型号的稳压管其稳定电压值不同同一型号的管子由于制造工艺的分散性各个管子的Uz值也有差别例如稳压管2DW7C其Uz=6.1~6.5V表明均为合格产品其稳定值有的管子是6.1V有的可能是6.5V等等但这并不意味着同一个管子的稳定电压的变化范围有如此大2)稳定电流IZ稳定电流是使稳压管正常工作时的最小电流低于此值时稳压效果较差工作时应使流过稳压管的电流大于此值一般情况是工作电流较大时稳压性能较好但电流要受管子功耗的限制即Iz__x=Pz/Uz3)耗散功率Pzm由于稳压管两端的电压值为Uz而管子中又流过一定的电流因此要消耗一定的功率这部分功耗转化为热能会使稳压管发热Pz取决于稳压管允许的温升4)动态电阻rZrZ是稳压二极管在击穿状态下,两端电压变化量与其电流变化量的比值反映在特性曲线上,是工作点处切线斜率的倒数rZ随工作电流增大而减小rZ的数值一般为几欧姆到几十欧姆2.发光二极管发光二极管与普通二极管一样也是由PN结构成的同样具有单向导电性但在正向导通时能发光所以它是一种把电能转换成光能的半导体器件当发光二极管正偏时,注入到N区和P区的载流子被复合时,会发出可见光和不可见光单个发光二极管常作为电子设备通断指示灯或快速光源及光电耦合器中的发光元件等发光二极管一般使用砷化镓、磷化镓等材料制成现有的发光二极管能发出红黄绿等颜色的光发光管正常工作时应正向偏置,因死区电压较普通二极管高,因此其正偏工作电压一般在
1.3V以上发光管属功率控制器件,常用来作为数字电路的数码及图形显示的七段式或阵列器件
3.光电二极管光电二极管也称光敏二极管,是将光__变成电__的半导体器件,其核心部分也是一个PN结光电二极管PN结的结__较小、结深很浅,一般小于一个微米光电二极管工作在反偏状态它的管壳上有一个玻璃窗口,以便接受光照无光照时,反向电流很小,称为暗电流;有光照射时,携带能量的光子进入PN结后,把能量传给共价键上的束缚电子,使部分价电子挣脱共价键的束缚,产生电子—空穴对,称为光生载流子光生载流子在反向电压作用下形成反向光电流,其强度与光照强度成正比光电二极管的检测方法和普通二极管的一样通常正向电阻为几千欧反向电阻为无穷大否则光电二极管质量变差或损坏当受到光线照射时反向电阻显著变化正向电阻不变本节小结本节主要介绍了几种特殊二极管,需掌握的内容是稳压二极管的特性及其主要参数;发光二极管及光电二极管的主要特性及电路符号(讲解)(引入实验电路,观察现象)(展示各种二极管)(引导分析伏安特性)(讲解)练习1.晶体二极管加一定的_____电压时导通,加_____电压时_____,这一导电特性称为二极管的_____特性2.二极管导通后,正向电流与正向电压呈_____关系,正向电流变化较大时,二极管两端正向压降近似于_____,硅管的正向压降为_____V,锗管约为_____V小结1.PN结具有单向导电性2.用PN结可制成二极管符号如图所示3.二极管的伏安特性分正向特性和反向特性两部分布置作业新课b符号a伏安特性曲线稳压二极管的特性曲线和符号PAGE1。