第01章半导体器件的基础知识精.docx

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1、课题1.1半导体二极管课型新课授课班级授课时数2教学目的1熟悉二极管的外形和符号。2驾驭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。教学重点二极管的单向导电性。教学难点二极管的反向特性。学情分析教学效果教后记新课A引入自然界中的物质，按导电实力的不同，可分为导体和绝缘体。人们又觉察还有一类物质，它们的导电实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：导电实力随着掺入杂质、输入电压电流、温度和光照条件的不同而发生很大变更，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及导电的“粒子。1自由电子：带负电荷

2、。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挪动，形成电流。3N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。4P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结1结：经过特殊的工艺加工，将P型半导体和N型半导体严密地结合在一起，那么在两种半导体的交界面就会出现一个特殊的接触面，称为结。2试验演示1试验电路2现象所加电压的方向不同，电流表指针偏转幅度不同。3结论结加正向电压时导通，加反向电压时截止，这种特性称为结的单向导电性。3反向击穿：结两端外加的反向电压增加到确定值时，反向电流急剧增大，称为结的反向击穿

3、。4热击穿：假设反向电流增大并超过允许值，会使结烧坏，称为热击穿。5结电容结存在着电容，该电容称为结的结电容。1.1.3半导体二极管利用结的单向导电性，可以用来制造一种半导体器件半导体二极管。1半导体二极管的构造和符号1构造：由于管芯构造不同，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：如下图，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确定，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下图。1正向特性二极管正极电压大于负极电压 死区：当正向电压较小时，正向电流微小，二极管呈现很大的电阻，如图中段，

4、通常把这个范围称为死区。死区电压：硅二极管0.5 V左右，锗二极管0.1 V 0.2 V。 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0.6 V 0.7 V，锗二极管0.2 V 0.3 V。2反向特性二极管负极电压大于正极电压 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更而变更，故称为反向饱和电流。 反向击穿：假设反向电压不断增大到确定数值时，反向电流就会突然增大，这种现象称为反向击穿。一般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

5、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：二极管正常运用时允许加的最高反向电压。讲解引入试验电路，视察现象展示各种二极管引导分析伏安特性讲解练习1晶体二极管加确定的电压时导通，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，正向电流及正向电压呈关系，正向电流变更较大时，二极管两端正向压降近似于，硅管的正向压降为，锗管约为。小结1结具有单向导电性。2用结可制成二极管。符号如下图。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P22习题一1-1，1-2，1-3，1-4，1-5。课题半导体三极管课型新课授课班级授课时数2教学目的1驾驭三极管的构造、分类和符号。2理解三

6、极管的电流放大作用。3驾驭三极管的根本连接方式。教学重点三极管的构造、分类、电流放大作用。教学难点三极管的电流放大作用。学情分析教学效果教后记新课A引入在半导体器件中，有一种广泛应用于各种电子电路的重要器件，那就是半导体三极管，通常也称为晶体管。B新授课1.2半导体三极管1.2.1半导体三极管的根本构造及分类1构造及符号型及型三极管的内部构造及符号如下图。三区：放射区、基区、集电区。三极：放射极E、基极B、集电极C。两结：放射结、集电结。事实上放射极箭头方向就是放射结正向电流方向。2分类：1按半导体基片材料不同：型和型。2按功率分：小功率管和大功率管。3按工作频率分：低频管和高频管。4按管芯所

7、用半导体材料分：锗管和硅管。5按构造工艺分：合金管和平面管。6按用处分：放大管和开关管。3外形及封装形式三极管常承受金属、玻璃或塑料封装。常用的外形及封装形式如下图。1.2.2三极管的电流放大作用1三极管各电极上的电流支配1试验电路2试验数据表1-1三极管三个电极上的电流支配03结论：三极管的电流支配规律：放射极电流等于基极电流和集电极电流之和。2三极管的电流放大作用由上述试验可得结论：基极电流的微小变更限制了集电极电流较大的变更，这就是三极管的电流放大原理。留意：1三极管的电流放大作用，本质上是用较小的基极电流信号限制集电极的大电流信号，是“以小控大的作用。2要使三极管起放大作用，必需保证放

8、射结加正向偏置电压，集电结加反向偏置电压。1.2.3三极管的根本连接方式利用三极管的电流放大作用，可以用来构成放大器，其方框图如下图。三极管在构成放大器时，有三种根本连接方式：1共放射极电路：把三极管的放射极作为公共端子。2共基极电路：把三极管的基极作为公共端子。3共集电极电路：把三极管的集电极作为公共端子。介绍，参考教材展示各种二极管讲解试验电路，分析数据学生探讨完成讲解引导学生阅读教材练习1三极管的放大作用的本质是电流对电流的限制作用。2三极管的电流支配关系是怎样的？3如何理解三极管的电流放大作用？小结1三极管是一种有三个电极、两个结和两种构造形式和的半导体器件。2三极管内电流支配关系为：

9、。3三极管实现放大作用的条件是：三极管的放射结要加正向电压，集电结要加反向电压。4三极管有三种根本连接方式：共放射极电路、共基极电路和共集电极电路。布置作业P23习题一1-6。课题半导体三极管课型新课授课班级授课时数2教学目的1驾驭三极管的特性曲线和主要参数。2驾驭三极管的测试方法。3理解片状三极管。教学重点1三极管的特性曲线和主要参数。2三极管的测试方法。教学难点三极管的特性曲线和主要参数。学情分析教学效果教后记新课A新授课1.2.4三极管的特性曲线1输入特性曲线输入特性：在确定条件下，加在三极管基极及放射极之间的电压和它产生的基极电流之间的关系。1试验电路变更可变更，确定后，变更可得到不同

10、的和。2输入特性曲线三极管的输入特性曲线及二极管的特殊相像，当大于导通电压时，三极管才出现明显的基极电流。导通电压：硅管0.7 V，锗管0.2 V。2输出特性曲线输出特性：在确定条件下，集电极及放射极之间的电压及集电极电流之间的关系。1试验电路先调整，使为确定值，再调整得到不同的和值。2输出特性曲线 截止区：= 0以下的区域。a放射结和集电结均反向偏置，三极管截止。b = 0，0，即为，穿透电流。c三极管放射结反偏或两端电压为零时，为截止。 放大区：指输出特性曲线之间间距接近相等，且相互平行的区域。a及成正比增长关系，具有电流放大作用。b恒流特性：大于1 V左右以后，确定，不随变更，恒定。c放

11、射结正偏，集电结反偏，三极管处于放大状态。d电流放大倍数 饱和区：指输出特性曲线靠近左边陡直且相互重合的曲线及纵轴之间的区域。a不随的增大而变更，这就是所谓的饱和。b饱和时的值为饱和压降，：硅管为0.3 V，锗管为0.1 V。c放射结、集电结都正偏，三极管处于饱和状态。 总结：截止区：放射结和集电结均反偏。放大区：放射结正偏，集电结反偏。饱和区：放射结和集电结均正偏。3三极管的主要参数1共射极电流放大系数 用 表示，选用管子时， 值应恰当，一般说来， 值太大的管子工作稳定性差。2极间反向饱和电流 集电极-基极反向饱和电流。 集电极-放射极反向饱和电流。两者关系：=1+3极限参数 集电极最大允许

12、电流当过大时，电流放大系数 将下降。在技术上规定， 下降到正常值的2/3时的集电极电流称集电极最大允许电流。 反向击穿电压当基极开路时，集电极及放射极之间所能承受的最高反向电压。当放射极开路时，集电极及基极之间所能承受的最高反向电压。当集电极开路时，放射极及基极之间所能承受的最向反向电压。 集电极最大允许耗散功率在三极管因温度上升而引起的参数变更不超过允许值时，集电极所消耗的最大功率称集电极最大允许耗散功率。三极管应工作在三极管最大损耗曲线图中的平安工作区。三极管最大损耗曲线如下图。1.2.5三极管的简易测试1用万用表判别三极管的管型和管脚1万用表置于“R 1 k挡或“R 100挡。2方法：

13、黑表笔和三极管任一管脚相连，红表笔分别和另外两个管脚相连测其阻值，假设阻值一大一小，那么将黑表笔所接的管脚调换重新测量，直至两个阻值接近。假设阻值都很小，那么黑表笔所接的为型三极管的基极。假设测得的阻值都很大，那么黑表笔所接的是型三极管的基极。 假设为型三极管，将黑红表笔分别接另两个引脚，用手指捏住基极和假设的集电极，视察表针摇摆。再将假设的集电极和放射极互换，按上述方法重测。比较两次表针摆幅，摆幅较大的一次黑表笔所接的管脚为集电极，红表笔所接的管脚为放射极。 假设为型三极管，只要将红表笔和黑表笔对换再按上述方法测试即可。推断三极管C脚和E脚示意图如下图。2推断三极管的好坏1万用表：“R 1

14、k挡或“R 100挡。2方法：分别测量三极管集电结及放射结的正向电阻和反向电阻，只要有一个结的正、反向电阻异样，就可推断三极管已损坏。3推断三极管 的大小将两个管接入推断三极管C脚和E脚的测试电路，万用表显示阻值小的，那么该管的 大。4推断三极管的大小以型为例，用万用表测试C、E间的阻值，阻值越大，表示越小。1.2.6片状三极管1片状三极管的封装1小功率三极管：额定功率在100 200 的小功率三极管，一般承受23形式封装，如下图。1基极，2放射极，3集电极。2大功率三极管：额定功率在1 W 1.5 W的大功率三极管，一般承受89形式封装。1基极，3放射极，2、4内部连接在一起集电极。2带阻片

15、状三极管在三极管的管芯内参与一只或两只偏置电阻的片状三极管称带阻片状三极管。1带阻片状三极管内部电路2型号及极性表1-2部分带阻片状三极管型号和极性型号极性/型号极性/114YP10 47 k114EN10 10 k114EP100 100 k124EN22 22 k123YP2.2 2.2 k114N47 47 k143XP4.7 22 k114N47 22 k143XN4.7 10 k114TN=10 k363EN6.8 6.8 k124TN=22 k3复合双三极管在一个封装内包含两只三极管的新型器件。常见外型封装形式如下图。36256引导视察电路引导视察电路分析，讲解分析，讲解学生探讨完

16、成讲解实物演示引导学生阅读教材练习1晶体三极管集电极电流过大，过小都会使其 值。2三极管输出特性曲线常用一族曲线表示，其中每一条曲线对应一个特定的。3三极管的输出特性曲线是如何绘制的？小结1三极管的特性曲线表示管子各极电流及各极间的电压的关系。包括输入和输出特性曲线。2三极管的输入特性曲线及一般二极管的伏安特性曲线相像。3三极管的输出特性曲线，分为饱和区、放大区和截止区。布置作业P23习题一1-7，1-8，1-9，1-10。课题场效晶体管课型新课授课班级授课时数2教学目的1理解场效晶体管构造特点和类型。2理解场效晶体管电压放大原理。教学重点1场效晶体管类型、构造特点和工作原理。2场效晶体管及三

17、极管的比较。教学难点场效晶体管电压放大原理。学情分析教学效果教后记新课A引入半导体三极管是利用输入电流限制输出电流的半导体器件，称为电流限制型器件。场效晶体管是利用输入电压产生电场效应来限制输出电流的器件，称为电压限制型器件。B新授课场效晶体管1.3.1结型场效晶体管1符号和分类1电路符号和外形三个电极：漏极D、源极S、栅极G，D和S可交换运用，电路符号和外形如下图。2分类结型场效晶体管可分为P沟道和N沟道两种。2电压放大作用1放大电路2总结：场效晶体管共源极电路中，漏极电流受栅源电压限制。场效晶体管是电压限制器件，具有电压放大作用。1.3.2绝缘栅场效晶体管栅极及漏、源极完全绝缘的场效晶体管

18、，称绝缘栅场效晶体管。1电路符号和分类四种场效晶体管的电路符号如下图。N沟道增加型P沟道增加型N沟道耗尽型 P沟道耗尽型 N沟道箭头指向内。沟道用虚线为增加型，用实线为耗尽型，N沟道称管。 P沟道箭头指向外。沟道用虚线为增加型，用实线为耗尽型，P沟道称管。2构造和工作原理以N沟道增加型为例。1构造 N型区引出两个电极：漏极D、源极S。 在源区和漏区之间的衬底外表覆盖一层很薄的绝缘层，再在绝缘层上覆盖一层金属薄层，形成栅极G。 从衬底基片上引出一个电极，称为衬底电极。2工作原理工作原理示意图如下图。 当= 0时，漏极电流 0，处于截止状态。 增大，超过开启电压，形成漏区和源区间的导电沟道。假设此

19、时在漏极和源极之间加正向电压 0，就会形成漏极电流。总结：越大，导电沟道越宽，沟道电阻越小，越大。那么通过调整可限制漏极电流。3输出特性和转移特性及晶体管类似。3电压放大作用场效晶体管放大电路及结型场效晶体管放大电路的工作原理相像。不同的是N沟道增加型场效晶体管的的正向电压应大于开启电压才能正常工作。而N沟道耗尽型场效晶体管的不仅可取负值，取正值和零均能正常工作。P沟道管的工作电路只需将相应的电压方向变更即可。和三极管的比较1温度稳定性好。2输入电阻极高，因此，放大级对前级的放大实力影响微小。3存放时，应使栅极及源极短接，防止栅极悬空。4的源极和漏极可以互换运用。引导视察电路讲解分析工作原理引导学生阅读教材练习1场效晶体管是一种限制器件，用极电压来限制极电流。它具有高和低特性。2场效晶体管有场效晶体管和场效晶体管两大类，每类又有沟道和沟道的区分。小结1场效晶体管分为结型场效晶体管和绝缘栅型场效晶体管。2场效晶体管具有电压放大作用。3场效晶体管及三极管比较，具有温度稳定性好，输入电阻高，易于集成化等优点。布置作业P22习题一1-11。