完整版电子技术教案半导体二极管2

1、-1 -课V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。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。学妙:情分析教（学效果教后记-电干教秦-3 -.A .引入自然界中的物质,新课又发现还有一类物质，按导电能力的不同， 可分为导体和绝缘体。 人们 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(讲解)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

2、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移动，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(引入实 验电路，观 察现象)1 . PN结：经过特殊的工艺加工，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P*结(1) 实验电路(2) 现象所加电压的方

3、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。正极/玻瑯克型错晶片正襪引线1丿理再站聶层N犁硅（或错） 接瓢层1E极引线电极电极员极引线子化莊保护民-PN结 亡型硅(b)（2）符号：如图所示，箭头表示正向导通电流的方向。A (正梯fit民 （员极）pn2 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

4、过二极管的电流来决定, 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。这两者之（展示各种二极管）（引导分 析伏安特 性）JI1.1.3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一一半导体二极管。 1 半导体二极管的结构和符号a）、面接触型（如（1）结构：由于管芯结构不同，二极管又分为点接触型（如图 图b）和平面型（如图 c）。-5 -（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 0.5 V左右，锗二极管 0.1 V 0.2 V。 正向导通

5、：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 随反向电压的变化而变化，故称为反向饱和电流。 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If :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 Vrm :二极

6、管正常使用时允许加的最高反向电压。（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。A K正機）71（负捌Ao-ph-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。-电子教案课1 题1.2半导体二极管课型新课授课班级授课时数2教学目标1 掌握三极管的结构、分类和符号。2 理

7、解三极管的电流放大作用。3 .掌握三极管的基本连接方式。教0学重点三极管的结构、分类、电流放大作用。教学难点三极管的电流放大作用。学* r:情分析教JV学效果教后记W殖宣毓豔弋子教案-11 -P彙电区(介绍，参考教材)三区：发射区、基区、集电区。三极：发射极 E、基极B、集电极C。两结：发射结、集电结。实际上发射极箭头方向就是发射结正向电流方向。2 .分类：(1) 按半导体基片材料不同：NPN型和PNP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) 按管芯所用半导体材料分：锗管和硅管。(5) 按结构工艺分：合金管和平面管。(6) 按用途分：放大管和开关管

8、。3 外形及封装形式三极管常采用金属、玻璃或塑料封装。常用的外形及封装形式如图所示。(展示各种二极管)JAG 3AX3I 3DC12 3AG4J 3AXS1 JAXj6 3CG23 3DGHA 3EXM4A 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，那新课就是半导体三极管，通常也称为晶体管。B .新授课1.2半导体三极管1.2.1半导体三极管的基本结构与分类1 结构及符号3DG2CIB JDG57B CD568 3DD6 1DA5 3AD1SD 3DDI5 3AD1JPNP型及NPN型三极管的内部结构及符号如图所示。1.2.2三极管的电流放大作用1 三极管各电极上的电流分配(

9、1)实验电路NPN(讲解实 验电路，分 析数据)(2)实验数据(学生讨 论完成)表1-1三极管三个电极上的电流分配IB / mA00.010.020.030.040.05Ic / mA0.010.561.141.742.332.91Ie /mA0.010.571.161.772.372.96(3)结论：Ie Ib Ic三极管的电流分配规律：发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 由上述实验可得结论：基极电流I b的微小变化控制了集电极电流较大的变化，这就是三极管的电流放大 原理。(讲解)(1) 三极管的电流放大作用，实质上是用较小的基极电流信号控制集电极的大电 流信

10、号，是“以小控大”的作用。(2) 要使三极管起放大作用，必须保证发射结加正向偏置电压，集电结加反向偏 置电压。1.2.3三极管的基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，其方框图如图所示。屆弓技朮皐础吨干教案三极管在构成放大器时，有三种基本连接方式：1 共发射极电路（CE）:把三极管的发射极作为公共端子。（引导学 生阅读教 材）2 共基极电路（CB ）:把三极管的基极作为公共端子。3 共集电极电路（CC）:把三极管的集电极作为公共端子。小结1 三极管的放大作用的实质是 电流对电流的控制作用。2 三极管的电流分配关系是怎样的？3 .如何理解三极管的电流放大作用？1 .三极管是一种

11、有三个电极、两个PN结和两种结构形式（NPN和PNP）的半导体器件。2 三极管内电流分配关系为：Ie Ib Ic。3 三极管实现放大作用的条件是：三极管的发射结要加正向电压，集电结要 加反向电压。4 三极管有三种基本连接方式：共发射极电路、共基极电路和共集电极电路。布亍置作业P23习题一1-6。-9 -课V题1.2半导体二极管课型新课授课班级授课时数2教（学目标1 掌握三极管的特性曲线和主要参数。2 掌握三极管的测试方法。3 了解片状三极管。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。学二日:情分析教/（学效果Mfjh教后记电子教案-

12、21 -A .新授课1.2.4三极管的特性曲线新课1 .输入特性曲线输入特性：在Vce 定条件下，加在三极管基极与发射极之间的电压 的基极电流I B之间的关系。实验电路Vbe和它产生(1)（引导观 察电路）io m凹pl1DG12改变（2）Rp2可改变Vce，Vce 一定后，改变 Rpi可得到不同的Ib和Vbe。 输入特性曲线（引导观 察电路）三极管的输入特性曲线与二极管的十分相似，当Vbe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Ib 一定条件下，集电极与发射极之间的电压Vce与集电极电流 L之间的关系。（1）实验电

13、路%（分析，讲 解）3DGl2r!I + jlrI汀先调节Rpi，使I B为一定值，再调节 Rp2得到不同的Vce和I C值。 （2）输出特性曲线120lAIDO丄丄丄p234 5| 6789 10 心辛 截止区：I b= 0以下的区域。a. 发射结和集电结均反向偏置，三极管截止。b. Ib 0，Ic 工 0，即为 I CEO , 穿透电流。C.三极管发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，且互相平行的区域。a. Ic与Ib成正比增长关系，具有电流放大作用。b 恒流特性：Vce大于1 V左右以后，Ib 一定，Ic不随Vce变化，Ic恒定。C 发射结正偏，集

14、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互相重合的曲线与纵轴之间的区域。a. I c不随I b的增大而变化，这就是所谓的饱和。b .饱和时的Vce值为饱和压降Vces, Vces :硅管为0.3 V，锗管为0.1 V。C.发射结、集电结都正偏，三极管处于饱和状态。 总结：截止区：发射结和集电结均反偏。放大区：发射结正偏，集电结反偏。饱和区：发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I cbo。 集电极-发

15、射极反向饱和电流IcEO。两者关系:CEO =( 1+) I cBO(3)极限参数 集电极最大允许电流lcM(分析，讲 解)(学生讨 论完成)(讲解)当Ic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，集电极与发射极之间所能承受的最高反向电压一一V(br)ce。当发射极开路时，集电极与基极之间所能承受的最高反向电压一一V(BR)CBO。当集电极开路时，发射极与基极之间所能承受的最向反向电压一一V(Br)eBO。 集电极最大允许耗散功率PCM在三极管因温度升高而引起的参数变化不超过允许值时，集电极所消耗的最大功率称集

16、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安全工作区。三极管最大损耗曲线如图所示。(实物演示)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： 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，若阻值一大一小，则将黑表笔所接的管脚调换重新测量，直至两个阻值接近。 如果阻值都很小，则黑表笔所接的为 NPN型三极管的基极。若测得的阻值都很大，则黑表笔所接 的是PNP型三极管的基极。 若为NPN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，观察表针摆动。再将假设

17、的集电极和发射极互换，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发射极。 若为PNP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。 判断三极管C脚和E脚示意图如图所示。2判断三极管的好坏(1) 万用表：“ R 1 k”挡或“ R 100”挡。(2) 方法：(引导学 生阅读教 材)分别测量三极管集电结与发射结的正向电阻和反向电阻，只要有一个PN结的正、反向电阻异常，就可判断三极管已损坏。3 判断三极管 的大小将两个NPN管接入判断三极管 C脚和E脚的测试电路，万用表显示阻值小的，贝U 该管的大。4 判断三极管Iceo的大小以NPN型为例

18、，用万用表测试 C、E间的阻值，阻值越大，表示Iceo越小。1.2.6片状三极管1 片状三极管的封装100 mW 200 mW的小功率三极管,般采用(1)小功率三极管：额定功率在SOT-23形式封装，如图所示。1 基极，2发射极，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，一般采用SOT-89形式封装。1 基极，3发射极，2、4 (内部连接在一起)一集电极。2 带阻片状三极管在三极管的管芯内加入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-电子教案3 复合双三极管在一个封装内包含

19、两只三极管的新型器件。 常见外型封装形式如图所示。型号极性r,/r2型号极性RR2DTA114YP10 k /47 kDTC114EN10 k /10 kDTA114EP100 k /100 kDTC124EN22 k /22 kDTA123YP2.2 k /2.2 kDTC114N47 k /47 kDTA143XP4.7 k /22 kDTC114WKN47 k /22 kDTC143XN4.7 k /10 kDTC114TNR1=10 kDTC363EN6.8 k /6.8 kDTC124TNR1 =22 kSOT 36SOT 25UM 61 -23 -练习小结布置作业P23习题一1-7

20、，1-8，1-9，1-10。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O3 .三极管的输出特性曲线是如何绘制的?1 三极管的特性曲线表示管子各极电流与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与普通二极管的伏安特性曲线相似。3 三极管的输出特性曲线，分为饱和区、放大区和截止区。电子教案-25 -课题页1.3场效晶体管课型新课授课班级授课时数2教（学目标1了解场效晶体管结构特点和类型。2 理解场效晶体管电压放大原理。教冬（学重点1 场效晶体管类型、结构特点和工作原理。2 .场效晶体管与三极管的比较

21、。教_y ,（学难点场效晶体管电压放大原理。字学情分析教（学效果教后记-电子鞍秦-27 -新课A 引入半导体三极管是利用输入电流控制输出电流的半导体器件，称为电流控制型器件。场效晶体管是利用输入电压产生电场效应来控制输出电 流的器件，称为电压控制型器件。B .新授课1.3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可交换使用，电路符号和外 形如图所示。L f3DJ6P沟道结卑场效踊悴管（引导观 察电路）（2）分类结型场效晶体管可分为2 .电压放大作用（1）放大电路P沟道和N沟道两种。（2）总结：场效晶体管共源极电

22、路中，漏极电流Id受栅源电压Vgs控制。场效晶体管是电压控制器件，具有电压放大作用。1.3.2绝缘栅场效晶体管栅极与漏、源极完全绝缘的场效晶体管，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图所示。jL（讲解）电子教案（a）N沟道增强型N沟道耗尽型P沟道耗尽型村底R海槻栅极阁极 ST G? D?絶编日T耗总辰Nifi哉方向厂衬底N沟道一箭头指向内。沟道用虚线为增强型，用实线为耗尽型，N沟道称NMOS管。P沟道一箭头指向外。沟道用虚线为增强型，用实线为耗尽型，P沟道称PMOS管。2 .结构和工作原理 以N沟道增强型 MOSFET为例。（1）结构（分析工 作原理） N型区引出两个电极：漏极（D）、