第7章 半导体元器件 电子教案.doc

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1、第7章 半导体元器件 电子教案职业技术学院教案首页课程名称电工电子技术基础班级授课章节7.1课次/周授课方法讲授、讨论教具多媒体教学内容7.1 二极管7.1。1 PN结简介7.1.2 二极管及特性参数7.1。3 特殊二极管7.1.4 二极管应用知识目标能力目标知识目标：1. 了解PN结的形成及特性;2. 掌握二极管的伏安特性、主要参数及应用3. 熟悉特殊二极管符号和应用能力目标:会运用二极管特性分析二极管应用电路工作原理重点难点重点：二极管的伏安特性及应用难点：PN结的形成过程复习提问作 业7-2 2教学时间2课时课后小结本次课程讲解了半导体的基本知识，PN结,半导体二极管；重点是半导体二极管

2、的伏安特性及应用，难点是PN结的形成过程。职业技术学院教案附页教案内容附记【教学目标】知识目标：1.了解PN结的形成及特性；2.掌握二极管的伏安特性、主要参数及应用；3.熟悉特殊二极管符号和应用。能力目标:会运用二极管特性分析二极管应用电路工作原理。【重点难点】重点：二极管的伏安特性及应用难点：PN结的形成过程【导入新课】播放二极管视频【授课内容】课题1 半导体二极管7.1 二极管7。1。1 PN结简介 1. 半导体半导体是指原子结构为四价元素的一类材料,如硅、锗等。 这些材料的单晶体是共价键结构，即每个原子最外层的4个电子与相邻的4个原子共用.每个原子最外层都有8个价电子，达到稳定状态。图7

3、-1 单晶硅示意图2. 杂质半导体N型半导体： 在单晶硅中掺入五价元素形成，多子是自由电子，少子是空穴；P型半导体:在单晶硅中掺入三价元素形成,多子是空穴，少子是自由电子。导入新课5分钟纯净半导体导电能力很弱杂质半导体导电能力大大增强教案内容附记3. PN结的形成过程在一块单晶硅中,应用掺杂工艺一边制成P型半导体（称为P区）,一边制成N型半导体（称为N区）,由于区中的电子浓度高而向P区扩散，而P区的空穴浓度高要向N区扩散，即P区的空穴向N区运动,N 区的自由电子向P区运动，则在交接面上就形成一个特殊的带电薄层，称为PN结。PN结的N区一边由于失掉电子而带正电，P区一边由于失掉空穴（得到电子）而

4、带负电。PN结因为电荷的堆积而产生电场，电场对扩散运动有阻止作用，当电场力和扩散力相等时扩散运动停止，PN结也不再加宽。4. PN结的单向导电性当PN结加上外电场，具有单向导电的特性.如图72（a）所示，给PN结加P端为正、N端为负的外电压，称为正向电压（也称正向偏置)，扩散到P区的电子和扩散到区的空穴将被外电场所吸收,PN结变窄，扩散又能继续进行，PN结处于正向导通状态；当给PN结加上P端为负、N端为正的反向电压（也称反向偏值），如图72（b）所示,则PN结加宽，扩散运动更难以进行,PN结处于截止状态。由此可见，PN结具有单向导电的特性。（b）PN结加反向电压而截止（a）PN结加正向电压而导

5、通图7-2 PN结及单向导电性7.1.2 二极管及特性参数1。 二极管的结构原理将一个PN结两端各接上电极引线，封装在管壳内，就制成一个二极管。由于功能和用途不同,二极管的大小、外形和封装各异，图7-3所示为几种常见二极管的外形和使用符号。（b）使用符号（a）二极管外形 图7-3 二极管外形及使用符号2。 二极管的U-I特性二极管两端电压和电流之间的关系,称为二极管的U-I特性。图7-4 硅二极管的U-I特性曲线 （） 正向特性硅二极管的死区电压是0。5，锗二极管的死区电压是0。1.硅二极管的正向正常导通电压为0。7，最大不超过1；锗二极管的正向正常导通电压为0.20.3。(2)反向特性硅管的

6、反向漏电流在10-7A 数量级，锗管的反向漏电流在106 A数量级。当反向电压达到一定值,二极管中的反向电流突然增加，这种现象称为二极管的反向击穿。3。二极管的主要参数(1）最大整流电流IFM（2）最高反向工作电压URM4。硅稳压二极管 硅稳压二极管是一种特殊的面接触型二极管，利用其反向特性比较陡的特点，进行电路稳压。（c）应用电路（b）图形符号（a）U-I特性曲线图7-5 稳压二极管U-I特性及应用电路7.1。3 特殊二极管1。发光二极管2.光电二极管3。光耦合管4。光伏电池7.1。4 二极管应用1.普通二极管应用(1）续流应用当L出现自感电压时，通过VD续流二级管续流,给自感电压提供通路，

7、维持电路正常工作，同时也避免VT开关管击穿损坏。(2）整流 整流，就是将交流电变成直流电。整流有低频整流、高频整流,小功率整流和大功率整流。要根据需要正确的选择整流管。 正弦交流电流通过二级管的单向整流，变为脉动的直流电。2. 光电二极管应用（1）光耦合器（2）光纤接口【课堂小结】本次课程讲解了半导体的基本知识,PN结，半导体二极管；重点是半导体二极管的伏安特性及应用，难点是PN结的形成过程。【课后作业】7-2 2PN结的形成过程要详细的讲解,以便理解PN结的单向导电性。重点理解PN结的单向导电性本节重点要结合曲线图详细讲解二极管的伏安特性特性参数要牢记,以后的学习要经常用理解稳压管的工作原理

8、简单介绍一般了解本节重点重点讲解运用二极管特性分析二极管应用电路的工作原理课堂小结5分钟职业技术学院教案首页课程名称电工电子技术基础班级授课章节7。2课次/周授课方法讲授教具多媒体教学内容7。2 三极管7。2。1 三极管的结构7。2.2 三极管的电流放大作用7.2。3 三极管的特性曲线和三个工作区域知识目标能力目标知识目标:1.了解三极管的结构和符号2.掌握三极管的特性和主要参数3.熟悉三极管的三种工作状态能力目标：会应用三极管工作条件判断三极管的工作状态重点难点重点：三极管的特性和三种工作状态难点:三极管特性分析复习提问二极管有哪些应用？作 业7-2 5教学时间2课时课后小结本节课程讲了三极

9、管的结构、符号、工作特性、主要参数;重点是三极管的特性和三种工作状态，难点是三极管特性分析。职业技术学院教案附页教案内容附记【教学目标】知识目标：1。了解三极管的结构和符号；2.掌握三极管的特性和主要参数;3.熟悉三极管的三种工作状态。能力目标：会应用三极管工作条件判断三极管的工作状态。【重点难点】重点:三极管的特性和三种工作状态难点：三极管特性分析【导入新课】播放三极管视频【讲授新课】7.2 三极管7.2。1 三极管的结构 复习提问导入新课5分钟教案内容附记三极管是在一块半导体晶片上通过掺杂工艺形成3个导电区域和两个PN结,由3个区域引出3个电极，分别为基极（B）、发射极（E）和集电极(C）

10、。发射区与基区之间的PN结称为“发射结”，集电区与基区之间的 结称为“集电结。三极管按结构不同分为PNP型和NPN型.7。2.2 三极管的电流放大作用三极管的三个电流之间有如下关系IE=IC+IB 且 IC IB基极电流IB增大时,集电极电流IC也相应的成比例增大,即晶体管具有电流放大作用。集电极电流IC与基极电流IB的比值,称为晶体管的直流电流放大系数，用表示， 当基极电流发生变化时，集电极电流同时也发生较大变化。集电极电流的变化量IC与基极电流的变化量IB 之比,称为晶体管的交流放大系数，用表示。 7。2.3 三极管的特性曲线及三个工作区域1.输入特性曲线2.输出特性曲线3。三极管的三个工

11、作区域根据集电结和发射结的偏置情况，三极管的输出特性曲线可以划分为三个区域，分别为放大区、截止区和饱和区.（1） 放大区 在这个区域内，三极管处于发射结正向偏置，集电结反向偏置，ICIB,三极管相当于一个受基极电流控制的电流源。（2） 截止区在这个区域三极管的发射结零偏置或反向偏置、集电结反向偏置，IB =0，IC=0，处于截止区的三极管集电极C和发射极E相当于一个断开的开关。（3） 饱和区在这个区域，三极管的发射结和集电结都处于正向偏置。IB 失去了控制IC的能力,管压降很低，三极管集电极C和发射极E相当于一个闭合的开关。4。三极管的主要参数（1）共发射极电流放大系数（2）集电极最大允许电I

12、CM（3）集电极反向击穿电压UCE（BR）(4）集电极最大允许耗散功率PCM三极管的结构、符号、分类要记清楚理解三极管的电流放大作用本节重点结合特性曲线详细分析三极管的特性三极管的三个工作区域的条件和特点要熟记教案内容附记【课堂小结】本节课程讲了三极管的结构、符号、工作特性、主要参数;重点是三极管的特性和三种工作状态，难点是三极管特性分析。【课后作业】7-2 5课堂小结5分钟职业技术学院教案首页课程名称电工电子技术基础班级授课章节7。3、7。4、7。5课次/周授课方法讲授教具多媒体教学内容7。3 场效晶体管7.3。1 绝缘栅型场效晶体管的导电类型 NMOS管特性曲线7.4 放大器件的开关应用7

13、.5 集成电路知识目标能力目标知识目标：1.了解场效晶体管结构和工作原理2.掌握三极管的开关特性及应用3。熟悉集成电路的相关知识能力目标：会应用三极管的开关特性分析开关电路工作原理重点难点重点:三极管的开关特性及应用难点:场效晶体管的工作特性复习提问三极管的三个工作状态的条件和特点？作 业72 6教学时间2课时课后小结本节课程讲了场效晶体管的分类、导电类型和工作特性，放大器件的开关特性的应用，集成电路的基本知识；重点是三极管的开关特性机应用，难点是场效晶体管的工作特性分析.职业技术学院教案附页教案内容附记【教学目标】知识目标：1。了解场效晶体管结构和工作原理；2。掌握三极管的开关特性及应用；3

14、.熟悉集成电路的相关知识。能力目标：会应用三极管的开关特性分析开关电路工作原理。【重点难点】重点:三极管的开关特性及应用难点:场效晶体管的工作特性分析【导入新课】晶体三极管有两种载流子参与导电，属于双极型三极管，场效晶体管在导电时只有一种载流子参与,属于单极型三极管。【讲授新课】7.3 场效晶体管7.3。1 绝缘栅型场效晶体管的导电类型绝缘栅型场效晶体管的3个电极分别为栅极G、漏极D和源极S。场效晶体管是电压控制器件，利用栅源电压UGS来控制漏极电流ID。 根据导电极性不同，场效晶体管分为N沟道和P沟道两种类型。在两种不同类型的场效晶体管中，又根据各自的控制特性不同分为增强型和耗尽型，故场效晶

15、体管共有四种类型。7.3.2 NMOS管特性曲线1.增强型NMOS管特性曲线转移特性，它表示UGS电压控制ID电流的能力。输出特性曲线与三极管的输出特性曲线类似，也分为三个区域：可变电阻区、放大区、死区。 转移特性曲线 输出特性曲线2 耗尽型NMOS特性曲线 转移特性曲线 输出特性曲线由转移特性曲线可见，管子在正常工作范围内,UGS电压可为正值、零或负值。7.4 放大器件的开关应用1. 三极管开关放大作用三极管作为开关应用时必须工作在截止或饱和状态，严禁进入放大区.2。 场效晶体管开关应用7.5 集成电路1。 时代要求产生了集成电路2. 集成电路制造工艺3。 集成电路引起电子技术革命【课堂小结】本节课程讲了场效晶体管的分类、导电类型和工作特性，放大器件的开关特性的应用，集成电路的基本知识；重点是三极管的开关特性机应用,难点是场效晶体管的工作特性分析。【课后作业】72 6复习提问导入新课5分钟注意讲解场效晶体管与三极管的区别结合特性曲线讲解不要讲的太多,以免和三极管混淆本节重点详细讲解一般了解课堂小结5分钟20 / 20共 页 第 页