第一章电子技术基础.doc

1、四川省仁寿县职业教育中心理论教学教案15 春专 业电子班次电子 2班授课教师课程电子技术基础授课日期2015 年 月日第周星期第 节课 题第一章 二极管及整流电路课 型新课授课时数1 学时教学第一节半导体的主要特性内容教学引入新课小结学情在元器件课程中学生了解一些基本知识。程序分析教学讲授教学半导体的基本特性及分类方法重点教学多媒体教学视频教学P 型半导体、 N型半导体的导电类型手段难点一、什么是半导体物质的导电能力介于导体和半导体之间。常见的半导体材料如硅、锗等。二、半导体的基本特性板1、掺杂性：在纯净的半导体中掺入及其微量的杂质元素，则它的导电能力将大大增强。书2、热敏性：温度升高，将使半

2、导体的导电能力大大增强。设3、光敏性：对半导体施加光线照射时，光照越强，导电能力越强。计三、半导体的分类本征半导体硅、锗（中性电）半导体N 型半导体在硅、锗里加 5 价元素电子 空穴，负电掺杂型半导体（非本征半导体）P 型半导体在硅、锗里加 3 价元素空穴 电子，正电 引入新课 新课教案 一、什么是半导体？物质的导电能力介于导体和半导体之间。常见的半导体材料如硅、锗等。二、半导体的基本特性半导体的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。1、掺杂性：在纯净的半导体中掺入及其微量的杂质元素，则它的导电能力将大大增强。2、热敏性：温度升高，将使半导体的导电能力大大

3、增强。3、光敏性：对半导体施加光线照射时，光照越强，导电能力越强。三、半导体的分类分为本征半导体和杂质半导体。1、本征半导体：不含其他杂质的纯净半导体。教【载流子：本征半导体中存在自由电子和空穴两种载流子，但由于其载流子数量学太少，且受温度影响太明显，因此本征半导体不能直接用来制造晶体二极管。】2、杂质半导体过N 型半导体：在本征半导体中掺入少量五价元素磷或砷，称为N 型半导体。其多数载流子为电子，少数载流子为空穴，主要靠程自由电子导电。P 型半导体：在本征半导体中参入少量三家元素铟或硼，称为 P 型半导体。其多数载流子为空穴，少数载流子为电子，主要靠空穴导电。 课后练习 1、半导体与金属相比

4、较有什么特点？答：（ 1）半导体的导电能力较弱（2）金属靠自由电子导电，半导体靠自由电子和空穴导电。2、半导体具有哪些特性？答：三个特性3、什么是 P 型半导体？什么是N 型半导体？答：主要靠空穴导电的是P 型半导体，主要靠自由电子导电的是N 型半导体。4、N型半导体本身是带负电的还是中性的？为什么？答：中性。在 4 价元素中掺入微量 5 价元素， 5 价原子最外层有 5 个价电子，其中 4 个价电子与相邻 4 个硅原子的价电子组成共价键，多余的一个价电子很容易挣脱其原子核的束缚而成为自由嗲子，于是 N 型半导体中的自由电子数量大大增加。但由于价电子的挣脱，使 5 价原子成为正离子，因此对于整

5、个 N 型半导体来说，自由电子与正离子数量相等，所以成中性。小 结作业题思考题教学质量反馈课后反思课本 P7第2题、第 3题好因在初中物理和元器件中都讲过导体的类型， 在这里着重讲的是半导体， 所以在讲解和板书的时候导体、绝缘体直接一笔带过，以突出半导体的重点。四川省仁寿县职业教育中心理论教学教案专 业电子班次15 春授课教师课程电子技术基础电子 2班授课日期2015 年 月日第周星期第 节课 题第一章 二极管及整流电路课 型新课授课时数2 学时教学第二节晶体二极管内容教学程序教学方法教学手段板书设计学情引入新课小结在元器件课程中学生了解一些基本知识。分析教学讲授二极管的特性及特性曲线重点教学

6、多媒体教学视频二极管的特性曲线及测量方法难点晶体二极管一、二极管的构成和符号二、二极管的导电特性三、例题（一）构成（一）实验一四、二极管的检测（二）符号（二）实验二（三）分类 引入新课 以前在元器件当中我们学习过二极管的符号、作用、分类和实训测量方法，以前学的是外表上面的，本书所讲的是从外到内的。 新课教案 一、二极管的结构和符号（一）结构在本征半导体上利用特殊工艺分别渗入硼元素和磷元素加工出一半是P型半导体、一半是 N 型半导体，在 P 型和 N 型半导体的结合部位形成一个特殊的结构，即PN 结，PN 结是构成各种半导体器件的基础。在 P 区和 N 区两侧各接上电极引线，并将其封装在密封的壳

7、体中，即构成半导体二极管，如图。接在 P 区的引线称为阳极（正极）用 a 表示，接在 N 区的引线称为阴教极或负极，用 k 表示。学二极管的核心即是一个PN 结。（二）符号过程电子技术中的所有元件在电路图中都是用符号来表示的，二极管的符号图中三角箭头代表二极管正向导电时电流的方向通常用V 或 D 来表示（以后都统一用 V 来表示）。二、二极管的导电特性1、单相导电性 :二极管加正向偏压时导通，加反向偏压时截止。正向偏置：二极管正极加正电压，负极加负电压。二极管导通反向偏置：二极管负极加正电压，正极加负电压。二极管截止【实验探究 】二极管的导电特性（一）认识元件认识实验中使用的元件：电池、电阻、

8、开关、二极管、指示灯。（二）实验一实验电路如下图：讲解电路构成。结论：指示灯亮，说明二极管导通，称为导通状态。二极管导通时，其阳极电位高于阴极电位，此时的外加电压称为正向电压，二极管处于正向偏置状态，简称“正偏” 。（三）实验二结论：灯泡不亮，说明二极管不导通，称为截止状态二极管截止时，其阳极电位低于阴极电位，此时的外加电压称为反向电压，二极管处于反向偏置状态，简称“反偏” 。【补充知识 】分析下图所示电路中开关S闭合后， H1 和 H2 两个指示灯哪一个能发光.解：由图可知，开关 S闭合后，只有 V1 二极管处于正向偏置状态，所以 H1 指示灯发光， V2 反偏， H2 不发光。如下图 a、

9、图 b 所示电路中，那些灯泡可能发光，为什么？解：（图 a）V1 导通， H1H2 亮V2 截止， H 3 不亮（图 b）二极管 V1 截止，指示灯不亮2、二极管的特性曲线伏安特性 ：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） 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0.2 V。 正向导通区：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

10、。导通电压： 硅二极管 0.60.7 V，锗二极管0.2 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。备注：二极管的伏安特性不是直线，说明二极管属于非线性器件。 锗二极管的特性曲线与硅二极管相似，有一定差异。三、二极管的选用及主要参数1、分类（1）、二极管根据所用半导体材料不同分为锗管和硅管。（2）、根据内部结构不同可分为点接触型和面接触型。点接触型主

11、要用于高频小电流场合如：检波、混频、小电流整流。面接触型主要用于低频大电流场合如：大电流整流。（3）按用途分：2、主要参数（1）最大整流电流 IFM：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：二极管正常使用时允许加的最高反向电压。（3）反向漏电流 IS：规定的反向电压和环境温度下，二极管反向电流值。（4）最高工作频率 fM四、二极管的简易测量1、判别正负极性万用表测试条件： R100或 R1 k；将红、黑表笔分别接二极管两端。所测电阻小时，黑表笔接触处为正极，红表笔接触处为负极。2、判别好坏万用表测试条件： R1 k。( 1) 若正反向电阻均为零，二极管短路；

12、( 2) 若正反向电阻非常大，二极管开路。( 3) 若正向电阻约几千欧姆，反向电阻非常大，二极管正常。小 结作业题思考题教学质量反馈课后反思复习课本 P14第 1、 4、 5 题好实验探究和补充知识有助于学生理解， 和增强其动手能力和思维能力， 但实验器材不全和补充知识有一定的难度，应根据学生的实际灵活处理。四川省仁寿县职业教育中心理论教学教案15 春专 业电子班次电子 2班授课教师课程电子技术基础授课日期2015 年 月日第周星期第 节课 题第一章 二极管及整流电路课 型新课授课时数1 学时教学第三节整流电路内容教学引入新课小结学情程序分析教学讲授教学1、 直流稳压电源框图及流程方法重点2、

13、 单相半波整理3、 单相桥式整流教学多媒体教学视频教学1、单相半波整理手段难点2、单相桥式整流板书设计半波整流变压器中心抽头式单相整流电路种类全波整流桥式倍压整流桥式单相全波整流电路一、电路结构二、电路原理三、故障分析电路由四个二极管,正半周 ,V1 和 V3 导通V1 短路 ,电路为半波整流变压器和负载组成电流经a-V1-RL-V3-b;V2 断路 ,电路为半波整流负半周， V2， V4 导通，电流经 b-V2-RL-V4-a 引入新课 当今社会，人们极大的享受着电子设备带来的便利，但任何电子设备都有共同的部分电源电路，电路电路是一切电子设备的基础。由于电子技术的特性，电子设备对电源电路的要

14、求就是能提供稳定，满足负载要求的直流电能。（例如手机、笔记本电脑都是将电网中 220V 、50HZ 的交流电能变换成脉动的低压直流电能） 新课教案 一、直流稳压电源P1771 、直流稳压电源的作用教学过程实现将电源供给的交流电变换成直流电，并在当电网电压波动或负载改变时，能保持输出直流电压基本不变。（如手机充电器可以给不同型号的手机充电，但不提倡）2 、 组成框图3 、 各部分作用(1) 电源变压器：将交流电变换为整流所需的交流电压值。（通过电源变压器的降压作用）。(2) 整流电路：将大小和方向都变化的交流电变为单一方向的脉动直流电。（利用整流二极管的单向导电性）(3) 滤波电路：将脉动直流电

15、中的交流成分滤掉，转变为平滑的直流电。（利用电容和电感的充放电特性）(4) 稳压电路：使直流电源的输出电压稳定，消除由于电网电压波动、负载变化对输出出电压的影响。（利用稳压二极管的反向击穿特性）二、单相半波整流电路1、电路结构T：电源变压器，把 v1 变成整流电路所需的电压 v2。V：整流二极管，把交流电变成脉动直流电；2、工作原理设 v2 为正弦波，波形如图所示。( 1) v2 正半周时， A 点电位高于 B 点电位，二极管 V 正偏导通，则 vLv2；( 2) v2 负半周时， A 点电位低于 B 点电位，二极管 V 反偏截止，则 vL。由波形可见， v2 一周期内，负载只有单方向的半个波

16、形，这种大小波动、方向不变的电压或电流称为脉动直流电。上述过程说明，利用二极管单向导电性可把交流电v2变成脉动直流电 vL。由于电路仅利用 2v 的半个波形，故称为半波整流电路。3、负载和整流二极管上的电压和电流( 1) 负载电压VL0.45V2( 2) 负载电流I LVL0.45V2RLRL( 3)二极管正向电流0.45V2IVILRL( 4)二极管反向峰值电压VRM2V21.41V2选管条件：( 1)二极管的额定电压（允许的最大反向电压）应大于承受的反向峰值电压；VRM2V21.41V2( 2)二极管的额定电流（允许的最大整流电流） 应大于流过二极管的实际工作电流。0.45V2IVMILR

17、L4、电路优点、缺点电路优点：电路简单、成本低电路缺点：电源利用率低，输出电压脉动大。解决办法：全波整流。三、单相全波整流电路变压器中心抽头式全波整流桥式（一）、变压器中心抽头式单相全波整流电路1电路图变压器中心抽头式单相全波整流电路如图所示。 V1、V2 为性能相同的整流二极管； T 为电源变压器，作用是产生大小相等而相位相反的 v2a 和 v2b。2工作原理( 1) v1 正半周时，T次级A点电位高于B点电位，在v2a 作用下，1 导通2截止，i自上而下流过 R ；V( V)V1L( 2) v1 负半周时， T 次级 A 点电位低于 B 点电位，在 v2b 的作用下， V2 导通 ( V1

18、 截止 ) ， iV2 自上而下流过 RL；可见，在 v1 一周期内，流过二极管的电流iV1、iV2 叠加形成全波脉动直流电流iL，于是 RL 两端产生全波脉动直流电压 vL。故电路称为全波整流电路。3负载和整流二极管上的电压和电流( 1)负载电压VL0.9V2( 2)负载电流I LVL0.9V2RLRL( 3)二极管的平均电流I V1I L2( 4)二极管承受反向峰值电压VRM22V2优点：整流效率高，输出电压波动小缺点：单管承受的反向峰值压比半波整流高一倍，变压器T 需中心抽头。（二）、单相桥式全波整流电路1、电路结构单相桥式全波整流电路如图所示。V1V4 为整流二极管，电路为桥式结构。2

19、、工作原理( 1) v2 正半周时， A 点电位高于 B 点电位， V1、 V3 导通，电流经 A-V1-RL-V3-B; i1 自上而下流过负载 RL；( 2) v2 负半周时， A 点电位低于 B 点电位， V2、 V4 导通，电流经 B-V2-RL-V4-A，i2自上而下流过负载 RL；由波形图可见， v2 一周期内，两组整流二极管轮流导通产生的单方向电流 i1 和 i2 叠加形成了 iL。于是负载得到全波脉动直流电压 vL。3、负载和整流二极管上的电压和电流( 1)负载电压VL0.9V2( 2)负载电流I LVL0.9V2RLRL( 3)二极管的平均电流I V1I L2( 4) 二极管

20、承受反向峰值电压为VRM2V2缺点：电路复杂。优点：输出电压高，纹波小， VRM 较低，应用广泛。桥式整流电路简化画法如图所示。 例 1.2.1 有一直流负载，需要直流电压VL，直流电流IL。若采用桥式60 V4 A整流电路，求电源变压器次级电压V2，并选择整流二极管。解 因为 VL 0.9V2 所以 V2VL60 V0.966.7 V0.9流过二极管的平均电流114A2 AI VI L22二极管承受的反向峰值电压VRM2V2 1.4166.794V四、整流桥堆、硅堆（一）整流桥堆1、 结构：整流桥堆产品是由四只整流硅芯片作桥式连接，外用绝缘朔料封装而成，大功率整流桥在绝缘层外添加锌金属壳包封

21、，增强散热。分为半桥和全桥。2、特点：桥式整流器品种多，性能优良（内部的四只整流硅芯片一般是挑选配对的，所以其性能较接近） ，整流效率高，稳定性好，最大整流电流从 0.5A 到 50A ，最高反向峰值电压从 50V 到 1000V。3、封装（外形）：有扁形、圆形、方形、板凳形（分直插与贴片）等。（二）整流硅堆单独一个硅二极管耐压有限， 许多个串接起来做在一个器件中， 作为高压整流元件，就叫高压硅堆，在高压电路中相当于一个单独的二极管。1、特点： 1.采用最新工艺水平制作的管芯结构 2.低漏流、低功率、可靠性高 3.优异的抗瞬间大电流冲击性能 4.反向雪崩击穿特性 5.工作结温 -40C+175

22、C 6.多种外形尺寸选择或定制 7.在电路中起高压整流、隔离、保护等作用2、产品型号参数：2CL/2DL(低频系列 ) （ 20mA-100mA 30KV-500KV）2CLG/2DLG(高频系列 ) （5mA-1A 30KV-200KV）3、检测：高压硅堆内部是由多只高压整流二极管（硅粒）串联组成，检测时，可用万用表的 R10k 档测量其正、反向电阻值。正常的高压硅堆， 其正向电阻值大于 200k ，反向电阻值为无穷大。若测得其正、反向均有一定电阻值，则说明该高压硅堆已软击穿损坏。小结：1单相半波整流电路负载所获得的电压、电流是正弦半波，其电压平均值为VO0.45 V2 ；整流二极管的极限参

23、数选择：应使I VM I O ， V RM 2 V2 。2单相全波整流电路采用全波整流，使输出电压平均值提高一倍，即 V O 0.9 V2 。全波整流电路的主要缺点是管子的耐压值需要提高一倍，电源变压器需要有中心抽头，因此元器件费用增加。3单相桥式整流电路为全波整流电路，在电源正、负半周时，两组电路轮流工作，所以二极管的电流平均值仅为负载电流的一半。 实验链接 桥式整流电路的连接：两两先串联，阴阳接电源，共阴出正极，共阳出负端。 典型例题 P191、如图所示桥式整流电路，若出现以下问题，分析对电路正常工作的不良影响。（ 1）二极管V1 极性被反接：正半周不通，负半周电源经V2 、 V1 短路，

24、烧毁V2、V1，甚至变压器。（ 2）二极管V2 开路或脱焊：半波整流，电压的波动增加，输出电压下降为0.45V2。（ 3）二极管 V3 被击穿短路：在正半周正常，负半周时，电源经过V2， V1 短路，会烧毁V2、 V1，或者变压器。（ 4）RL 短路，就是电源经过二极管后直接短路，IL 很大，会把二极管烧毁或者变压器烧毁。（ 5）全部接反，对电路无影响，波形全部变成了负半周。 （但如果接入了有极性的滤波电容，则电容极性反接会烧毁 C。）小 结作业题思考题教学质量反馈课本 P19第 3题、第 4题好课后反思四川省仁寿县职业教育中心理论教学教案15 春专 电子班次电子 2班授课教师课程电子技术基础

25、业授 2015 年月 日第周星期第 节课日期课 第一章 二极管及整流电路课 型新课授课时数2 学时题教学滤波电路第四节内容教引入新课小结学情学分析程序教学方法教学手段板书设计 引入新课 讲授多媒体教学视频教学重点教学难点交流电压经整流后转换为脉动的直流电压， 但不宜为要求较高的电子设备供电， 要获得平滑的直流电， 需要整流电路的负载之间接入能把脉动直流电中交流成分滤掉的电路， 这种将脉动直流电转换为平滑直流电的电路称为滤波电路。构成滤波电路的主要元件有电感线圈和电容器。 新课教案 一、电容滤波电路+4+D 4D 1+220V u1u31u L2CRLD 3D 2+2-+1、电路结构：滤波电容C

26、 与负载电阻 RL 并联。2、工作原理：（利用电容的充、放电）u2 uC 时：二极管正向导通，向电容C 充电， uLuC2u2 。u2 uC 时：二极管反向截止， C 通过 RL 放电。由于 RL 的阻值远远大于二极管的正向内阻，所以放电缓教 慢，电压波形平滑。3、电容滤波电路的特点：学（1）输出电压的波形变得平滑（2）输出电压的平均值将提高（3）RL、 C 愈大， C 放电越缓慢，输出电压越大，滤波效果越好。（4）在采用大容量的滤波电容时，流过二极管瞬时电流很大，容易损坏二极管。过的峰值电流越大。）（5）输出电压受负载变化影响大，只用于负载较轻或变化不大的场合。程 4、计算公式( 1)负载电

27、压 :VL 1.2V2( 2)VL1.2V2负载电流 :ILRLRL( 3)二极管的电流（ 2 只轮流导通半个周期） : I V1 I L2值电压为（峰值） : VRM2V2（ 5）滤波电容容量： C(35) T(拉法、秒、欧姆 )RL（ 6）滤波电容耐压： VC2V2二、电感滤波电路1、电路结构：滤波电感L串联。L 与负载电阻 R有电感滤波的整流电路L（整流管导电时间越短i( 4) 二极管承受反向峰u 1u 2R Lu 0（ 1）滤波原理:对直流分量( f =0):XL =0 相当于短路,电压大部分降在RL 上。对谐波分量: f 越高,X L越大, 电压大部分降在XL 上。因此,在输出端得到

28、比较平滑的直流电压。当忽略电感线圈的直流电阻时，输出平均电压约为：U 0 =0.9U22、电感滤波的特点 :整流管导电角较大 , 峰值电流很小 , 输出特性比较平坦 , 适用于低电压大电流 ( 负载经常变化 ) 的场合。缺点是电感铁芯笨重 , 体积大 , 成本高，易引起电磁干扰。其它滤波电路：为进一步改善滤波特性，可将上述滤波电路组合起来使用。三、复式滤波电路主要有 L 型、 LC型（效果好、体积大、成本高）、RC型 ( 成本低、体积小、效果较好) 三种。把电感与电容结合使用，它们对不同频率有不同的电抗特性，能使负载上电压（或电流）的直流分量尽可能大，交流 分量尽可能小，以减小输出电压纹波。小

29、结作业题思考题教学质量反馈课后反思课本P24 第1题、第 3题好四川省仁寿县职业教育中心理论教学教案15 春专 业电子班次电子 2班授课教师课程电子技术基础授课日期2015 年 月日第周星期第 节课 题第一章 二极管及整流电路课 型新课授课时数1 学时教学第五节特种二极管及应用内容教学引入新课小结学情程序分析教学讲授教学方法重点教学多媒体教学视频教学手段难点板书设计 引入新课 新课教案 一、什么是半导体？教学过程小 结作业题思考题教学质量反馈课后反思课本 P7第2题、第 3题好四川省仁寿县职业教育中心理论教学教案专 业电子15 春授课教师课程电子技术基础班次班电子 2授课日期2015年 月 日

30、第周星期第 节课 题第一章 二极管及整流电路课 型新课授课时数1 学时教学第五节特种二极管及其应用内容教学引入新课小结学情学生在上期元器件当中已经学过。程序分析教学讲授教学二极管的名称、功能及应用方法重点教学教学多媒体教学视频二极管的应用手段难点板1、 稳压二极管稳压原理、工作条件、器件连接与检测书2、 发光二极管发光原理、工作条件、器件连接与检测设3、 光电二极管光电转换、工作条件、器件连接与检测计【复习引入】 常见整流滤波电路普通二极管的应用及使用方法。二极管的种类很多，除普通二极管外，还有各种用途的二极管，如稳压二极管、发光二极管、光电二极管、开关二极管、变容二极管等。【新课讲授】一、发光二极管（ LED ）1、 LED的结构和符号发光二极管的 PN 采用特殊工艺制成。一般发光二极管加上一定的正向电压时，能发出红、绿和黄色的光。LED的外形和电路符号如图所示2、 LED的特性LED的伏安特性如图所示。教学过程 正向工作电压：比普通二极管高，约1.2 V 2.5 V； 反向击穿电压：一般比普通二极管低，约5 V 左右。优点：亮度高、电压低、体积小、可靠性高、寿命长、响应速度快、颜色鲜。3、 LED的主要参数发光二极管的特性参数主要包括电性能