NO6半导体元件及其特性电子教案 电工电子技术.docx

模块六半导体元件及其特性教学目标教学目的：让学员对半导体器件的工作原理和基本性能有一定的了解， 有了这个基础，才能正确合理的使用半导体器件，理解和掌 握各种电子电路的工作原理。教学要求：要求教师应对半导体器件的基本知识进行入门导学，可结合 具体实物进行举例分析，向学生强调基本概念，课堂上可适 当增加体验环节。教学重点及难点教学重点：半导体器件的工作原理和基本性能。教学难点：半导体三极管的工作原理和伏安特性解决方法：课堂教学结合实物、现场演示、课堂体验综合讲解。教学板书课程引入：课程的专业地位，课程的知识结构，课程的服务对象。学习单元1半导体的基础知识一、半导体的特点(1)半导体的电阻率对温度的反映很灵敏，其电阻率随温度的上升而明显下降；(2)半导体对光的反映也很灵敏，它的电阻率因光照的不同会发生改变，光照越强，电阻率越低，导电能力越强;（3）半导体的电阻率与其所含杂质的浓度有很大关系，这一点与导体及绝缘体截然不同。二、半导体的分类.本征半导体非常纯洁不含任何杂质且晶体结构排列整齐的半导体称为本征半 导体。2、杂质半导体杂质半导体分为P型半导体和N型半导体。1） P型半导体。在硅（或错）单晶体内掺入微量的三价元素如硼（B）或铝（A1） 等，主要靠空穴导电，空穴是传递电流的主要带电粒子，N型半导体在硅（或错）晶体内掺入微量的五价元素如磷（P）或珅（As） 等，主要靠自由电子导电，自由电子是传递电流的主要带电粒子称为多 数载流子，空穴称为少数载流子。需要注意的是：P型半导体和N型半导体都是电中性，对外不显电 性。3、PN结的形成与特性如果在一块本征半导体的晶片上掺入不同的杂质，使一边成为P型半导体，另一边成为N型半导体，那么在两种不同类型的半导体交界面就会形成一个特殊的导电薄层，称为PN结。在PN结两端外加不同极性的电压，将破坏原来的平和状态，呈现 单相导电性。1） PN结外加正向电压时PN结外加反向电压时综上所述，PN结加正向电压时，正向电阻很小，正向电流较大， 外加电场越强，正向电流越大，PN结处于导通状态；PN结加反向电压 时，反向电阻很大，反向电流很小，PN结处于截止状态。这种只允许 一个方向电流通过的特性称为单向导电性。问题与思考学习单元2半导体二极管一、二极管的结构和分类1.二极管的结构在PN结的P区和N区分别用引线引出，接在二极管P区的引出线 称为二极管的正极（或阳极），接在N区的引线称为二极管的负极（或 阴极），符号用字母VD表示。2、二极管的分类1）点接触型PN结的面积小，极间电容也小。2）面接触型PN结的面积大，可以允许通过较大一些的电流，但同时极间电容也大。根据制作材料分类，二极管主要有错二极管和硅二极管。二、二极管的特性和应用1、二极管的伏安特性1）正向偏置二极管正向导通压降，一般硅二极管为0.7伏，楮二极管为0.3伏。2）反向偏置反向截止特性，二极管呈现很高的电阻，近似于截止状态。3）反向击穿特性当反向电压增大到一定数值时，由于外电场过强，会使反向电流急剧 增加，二极管失去单相导电性，这种现象称为二极管的反向击穿。2.二极管的主要参数1）最大整流电流储，2）最大反向工作电压Ur”3）最大反向电流4）最高工作频率.九3、二极管在实际电路中的应用1）整流所谓整流就是将交流电变为单方向脉动的直流电。2）钳位由于二极管正向导通压降很小，可将所有二极管视为理想二极管，即忽略二极管的正向压降，认为正向压降为零。3）限幅所谓限幅就是将电路的输出电压限制在某一数值之下。利用理想二 极管正向导通后其两端电压很小且基本不变的特性，可以构成各种限幅电 路。4）元件保护在电子线路中，常用二极管来保护其他元器件免受过高电压的损害。4、二极管的使用常识1）二极管的选用原那么2）二极管引脚识别问题与思考学习单元3半导体三极管一、三极管的结构和分类.三极管结构每个半导体三极管都有两个PN结：发射结和集电结，可分为NPN型 和PNP型两种类型。都有三个区：发射区、基区和集电区，箭头向外的为 NPN型，反之为PNP型。1 .三极管分类I）依据制造材料的不同2）依据功率不同3）依据工作频率不同4）依据用途不同.三极管的基本连接方式共发射极接法，共基极接法，共集电极接法。二、半导体三极管的工作原理和伏安特性.工作原理在三极管放大作用中，被放大的集电极电流Ic是电源提供的，并不 是三极管自身制造或生成了能量，它实际是用小的信号控制大的信号的 一种能量控制作用。1）发射区向基区发射电子2）电子在基区中扩散与复合3）集电区收集电子2、三极管的伏安特性曲线1）输入特性曲线硅管死区电压约为0.5V,错管死区电压约为0.2V,正常导通后， 硅管的ube约为0.60.7V,错管在0.3V左右。2）输出特性曲线根据晶体管的工作状态不同，可将输出特性分为三个区域：截止区、 饱和区和放大区。截止区：三极管没有放大作用放大区：三极管为放大工作状态饱和区：三极管失去放大作用3、半导体三极管的主要参数1)共发射极电流放大系数(1)共发射极直流放大系数4(2)共发射极交流放大系数p2)极间反向电流(1 )集电极-基极反向饱和电流ICBO(2)集电极-发射极反向饱和电流(穿透电流)Iceo3)极限参数(1)集电极最大允许电流ICM(2)集电极-发射极反向击穿电压U®)而(3)集电极最大允许耗散功率Pcm问题与思考模块小结模块检测课后记