电子技术基础（主编张龙兴 高教版）教案：第一章第一节 半导体pn结

1、半导体pn结理论教学设计授课人张利兵授课班级农电课程名称电子技术基础（第二版）课题半导体pn结（第一章第一节）课时1学时（45分钟）教学目标 知识目标 理解半导体概念、特性，了解pn结的形成原理；掌握 pn结的单向导电性； 能力目标掌握验证pn结单向导电性试验方法。提高学生的分析比较能力。 情感目标 在学习过程中，学会合作，形成竞争意识，养成严谨求实的科学态度、理论联系实际的方法。教学重点与难点重点： 半导体、pn结的特性难点： 半导体（本征半导体、电子半导体、空穴半导体）、单向导电性教法选择运用分组讨论法，讲解法、练习法、实践等多种教学方法教学过程内容教师行为学生行为导入新课讲授练习：小组评

2、价及自我评价课堂小结：布置作业思考：1、 什么是半导体？2、 我们印象中的半导体是什么样的？3、 p（n）型半导体是如何形成？如何导电？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半导体。载流子：物体内运载电荷的粒子，决定于物体的导电能力。本征半导体:没有杂质、纯净的单晶体注意：在本征激发（或热激发）中，电子、空穴成对产生a: 空穴带正电量b：空穴是半导体中所特有的带单位正电荷的粒子，与电子电量相等，符号相反c：空穴是一种带电粒子。在外电场作用下可在晶体内定向移动实际上，制造半导体器件的材料并不是本征半导体，而是人为地掺入一定杂质成份

3、的半导体在本征半导体中掺入不同种类的杂质可以改变半导体中两种载流子的浓度。根据掺入杂质的种类可分为：n型半导体 （掺入5价元素杂质）p型半导体 （掺入3价元素杂质）n型杂质半导体的特点：1、与本征激发不同，原子在提供多余电子的同时并不产生空穴，而成为正离子被束缚在晶格结构中，不能自由移动，不起导电作用。2、在室温下，多余电子全部被激发为自由电子，故n型半导体中自由电子数目很高（浓度大）,主要靠电子导电。称为电子半导体。3、在n型半导体中同样也有本征激发产生的电子空穴对，但数量很小，自由电子浓度远大于空穴浓度， 在外电场作用下电子、空穴运动方向相反。思考：4、 半导体中有两种载流子：电子或空穴，

4、我们把n型半导体、p型半导体两面接触，这两种载流子的定向运动会不会引起导电电流？它们会出现什么现象？实验：（1）正向导通：电源正极接 p 型半导体，负极接 n 型半导体，电流大。（2）反向截止：电源正极接 n 型半导体，负极接 p 型半导体，电流小。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。 半导体中有两种载流子：电子和空穴，这两种载流子的定向运动会引起导电电流。引起载流子定向运动的原因有两种：1、由于电场而引起的定向运动漂移运动。（漂移电流）2、由于载流子的浓度梯度而引起的定向运动扩散运动（扩散电流）在电子浓度为n,空穴浓度为p的半导体两端外加电压

5、u，在电场e的作用下，空穴将沿电场方向运动，电子将沿与电场相反方向运动：载流子注入 光照的作用非平衡载流子 载流子浓度梯度扩散运动扩散电流扩散电流是半导体中载流子的一种特殊运动形式，是由于载流子的浓度差而引起的，扩散运动总是从浓度高的区域向浓度小的区域进行显然半导体中多子的扩散运动和少子的漂移运动是一对矛盾运动的两个方面：结果：多子扩散运动 少子的漂移 扩散电流 漂移电流 热平衡（动态平衡）pn结中总电流为零。空间电荷区宽度稳定形成pn结。3由于电子是带负电荷的，而空穴带正电荷，所以n区电子比p区空穴结合 ，势垒阻碍了扩散运动。故空间电荷区也称为势垒区或阻挡层。4.空间电荷区内只有不能移动的离

6、子，是载流子不能停留的区域或载流子耗尽的区域，故又称耗尽层（depletion layer）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。 如果反向电流未超过允许值，反向电压撤除后，pn 结仍能恢复单向导电性。 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。结电容：pn 结存在着电容，该电容为 pn 结的结电容。pn结加一定的_电压时导通，加_电压时_，这一导电特性称为pn结的_特性。1、 自己在本节课学到什么？2、 本小组成员表现如何3、 其它小组表现如何1、半导体的概念2、半导体的分类3、漂移电流、扩散电流4、pn结的

7、的空间电荷区又被称为？5、反向击穿、热击穿、结电容1、半导体的概念2、半导体的分类、p型、n型半导体3、漂移电流、扩散电流4、pn结的的空间电荷区又被称为？5、反向击穿、热击穿、结电容展示手机提问教师提问教师画图讲授补充不足动画演示作图讲解讲解实验过程总结实验结果教师讲授补充不足动画演示作图讲解分析结论引出小结内容积极讨论回答认真看书互动回答动手实验填写实验报告半导体pn结思考： 1、 什么是半导体？ 本征半导体、p型、n型半导体及2、 我们印象中的半导体是什么样的？3、p（n）型半导体是如何形成？ pn结的讲解图形如何导电？4、 半导体中有两种载流子：电子或空穴，我们把n型半导体、p型半导体两面接触，这两种载流子的定