模拟电子技术教案

1、授课计划授课时数：2 授课教师：赵启学 授课时间： 课 题：半导体二极管教学目的：1、理解PN吉及其单向导电性2、了解半导体二极管的构成与类型教学重点：1、PN结及其单向导电性2、二极管结的构成教学难点：PN结及其单向导电性教学类型：理论课教学方法：讲授法、启发式教学教学过程：引入新课：模拟电子技术基础是一门入门性质的技术基础课，没有哪一门课程像电子技术的发展可以用飞速发展，日新月异。从 1947年，贝尔实验室制成第一只晶体管；1958年，集成电路；1969年，大规模集成电路；1975年，超大规模集成电路，一开始集成电路有4只晶体管，1997年，一片集成电路有 40亿个晶体管。不管怎么变化，但

2、是万变不离其宗， 这门课我们所讲的就是这个“宗”。（10分钟）讲授新课:PN结（30分钟）1、什么是半导体，什么是本证半导体？ （10分钟）半导体：导电性介于导体和绝缘体之间的物质本征半导体：纯净（无杂质）的晶体结构（稳定结构）的半导体，所有半导体器件的基本材料。常见的四价元素硅和错。2、杂质半导体（20分钟）N型半导体：在本征半导体中参入微量 流子（多子），空穴成为少数载流子（少子）P型半导体：在本证半导体中参入微量 成为少子，以空穴导电为主的杂志半导体称为3、PN 结P型与N型半导体之间交界面形成的薄层为二：PN结的单项导电性（20分钟）力叩寸，可以有较大的正向，即呈现低电阻， 小的反向，

3、呈现高电阻，我们称PN结截止。1、正偏加（正偏）一一电源正极接P区，负极接外电场的方向与内相反。外电场削弱内电场耗尽层变窄扩散运动 方向一致）IF2、反偏加（反偏）电源正极接5价元素，使自由电子浓度增大，成为多数载 如图（a）3价元素，使空穴浓度增大，成为多子，电子 P型半导体。如图（b）PN结我们称PN结导通；PN结加时，只有很 这就是PN结的单向导电性。>>漂移运动-多子扩散形成（与外电场N区，负极接P区外电场的方向与内相同外电场加强内电场-耗尽层变宽-漂移运动>>扩散运动-少子漂移形成 I R三：半导体二极管的构成与类型(20分钟)1、半导体二极管的构成一个PN结

4、加上相应的电极引线并用管壳封装起来，就构成了半导体二极管，简称二极 管。2、半导体二极管的类型(1)二极管按半导体材料的不同可分为：硅二极管、错二极管和碑化钱二极管等。(2)二极管按其结构不同可分为：点接触型、面接触型和平面型二极管三类。点接触型二极管 PN结面积很小，结电容很小，多用于高频检波及脉冲数字电路中的开关元件。面接触型二极管PN结面积大，结电容也小，多用在低频整流电路中。平面型二极管PN结面积有大有小。本课小结：1、N型半导体，自由电子为多数载流子，热激发形成的空穴为少数载流子。P型半导体,空穴为多数载流子，热激发形成的自由电子是少数载流子2、PN结的单向导电性是指 PN结外加正向

5、电压时处于导通状态，外加反向电压时处于截止状态。3、半导体二极管的构成：一个 PN结加上相应的电极引线并用管壳封装起来。作业布置：P22 1、2、3题PN结及其单项导电性N型半导体：自由电子为多数载流子主I白葡于1板书设计:.向a万:闻£1 / 制*于5“打 信电空穴为少数载流子P型半导体：空穴为多数载流子自由电子为少数载流子单项导电性：PN结外加正向电压时处于导通状态作业：P22 1、2、3外加反向电压时处于截止状态教学反思：授课计划授课时数：2 授课教师： 赵启学授课时间： 课 题：半导体二极管教学目的：1、掌握半导体二极管的伏安特性与主要参数2、了解半导体二极管的使用常识教学重

6、点：1、二极管的符号及主要参数2、二极管的伏安特性教学难点：二极管的伏安特性教学类型：理论课教学方法：讲授法、启发式教学、观察法教学过程：引入新课:回顾上节课所学内容，1、N型半导体，自由电子为多数载流子，热激发形成的空穴为少数载流子。P型半导体，空穴为多数载流子，热激发形成的自由电子是少数载流子2、PN结的单向导电性是指 PN结外加正向电压时处于导通状态，外加反向电压时处于截止状态。3、半导体二极管的构成：一个PN结加上相应的电极引线并用管壳封装起来。(10分钟)讲授新课：一：半导体二极管的伏安特性(30分钟)1、PN结的伏安特性方程PN结两端的电压 U和和流过PN结的电流I的关系：UI =

7、 I s( eUT- 1)I S为PN结的反向饱和电流5为温度的电压当量，U T26mV正偏时U与I为正值，反偏时 U与I为负值U正偏：U ?Ut ； I = IseUTU= 0反偏：| U ? Ut； I = - I s2、二极管的伏安特性曲线(1)正向特性外加正向电压较小时，外电场不足以克服内电场对多子扩散的阻力，PN结仍处于截止状态。正向电压大于死区电压后，正向电流随着正向电压增大迅速上升。通常死区电压硅管约为，错管约为(2)反向特性二极管电压时，反向电流很小(IIS ),而且在相当宽的反向电压范围内，反向电流几乎不变，因此，称此电流值为二极管的反向饱和电流结论：(1)二极管是非线性原件

8、(2)二极管具有单项导电性(3)反向击穿特性3、温度对二极管特性的影响二极管是对温度非常敏感的器件。实验表明，随温度升高，二极管的正向压降会减小，正向伏安特性左移，即二极管的正向压降具有负的温度系数(约为-2mV/C)；温度升高，反向饱和电流会增大，反向伏安特性下移，温度每升高10C,反向电流大约增加一倍二：半导体二极管的使用常识(30分钟)1、二极管的型号表、二极管的主要参数(1)最大整流电流I fm最大整流电流I尸溪指二极管长期连续工作时，允许通过二极管的最大正向电流的平 均值。(2)最高反向电压U RM允许加在二极管上的反向电压的最大值。(3)反向饱和电流I s它是指管子没有击穿时的反向

9、电流值。其值愈小，说明二极管的单向导电性愈好。 另外(4)最高工作频率f m：主要取决于 PN结结电容的大小。理想二极管：正向电阻为零，正向导通时为短路特性，正向压降忽略不计；反向电阻为 无穷大，反向截止时为开路特性，反向漏电流忽略不计。3、二极管管脚级性及质量的判断（1）二极管的管脚级性将红、黑表笔分别接二极管的两个电极，若测得的电阻值很小（几千欧以下），则黑表笔所接电极为二极管正极，红表笔所接电极为二极管的负极；若测得的阻值很大（几百千欧以上），则黑表笔所接电极为二极管负极，红表笔所接电极为二极管的正极。（2）质量判断若测得的反向电阻很大（几百千欧以上），正向电阻很小（几千欧以下），表明二

10、极管性能良好。若测得的反向电阻和正向电阻都很小，表明二极管短路，已损坏。若测得的反向电阻和正向电阻都很大，表明二极管断路，已损坏。本课小结：（10分钟）1、半导体二极管的伏安特性：通常死区电压硅管约为，错管约为2、二极管的主要参数：最大整流电流I FM最高反向电压U RM最高工作频率f M反向饱和电流I S3、半导体二极管的测量（1）反向电阻很大，正向电阻很小，二极管性能良好（2）若测得的反向电阻和正向电阻都很小，表明二极管短路，已损坏。（3）若测得的反向电阻和正向电阻都很大，表明二极管断路，已损坏。（10分钟）作业布置： P22 1、2、3题板书设计:二极管的伏安特性及使用常识伏安特性：I

11、= Is(eUT- 1)硅管：，楮管：主要参数：最大整流电流I FM最局反向电压U rm最高工作频率f M反向饱和电流I S作业：教学反思：授课计划授课时数：_2_ 授课教师： 赵启学 授课时间： 课 题：半导体二极管的基本应用教学目的：1、掌握半导体二极管的电路模型2、掌握单项桥式整流滤波电路工作原理3、了解硅整流组合管教学重点：1、二极管的电路模型2、单相桥式整流滤波电路原理教学难点：单相桥式整流滤波电路原理教学类型：理论课教学方法：讲授法 教学过程： 引入新课:复习上节课所讲内容，二极管的单项导电性，二极管的伏安特性，二极管的测量及参数，根据二极管的伏安特性图，引出二极管的电路模型图（

12、10 分钟）讲授新课：（ 30 分钟）1、理想模型：相当一个开关2、恒压降模型Uf不随电流而变，硅管U F取，错管U F取。更接近实际二极管。3、实际应用ID和输出电压U 0。设二极管为硅管。解：首先要判断二极管是出于导通状态还是截止状态，可以通过计算（或观察）二极管未导通时的阳极和阴极间的点位差，若该电位差大于二极管所需要的导通电压，则说明二极管出于正向偏置而导通，如果该电位差小于二极管的导通电压，则该二极管处于反向偏置而截至。Ua= - 12V,阴极电位U b= - 16V,则阴极和阳极的电位差为 4V,导通。Uab = Ua - Ub = - 12V- (- 16)V= 4V> U

13、F= 0.7V1、 用理想模型二极管 D 导通，其管压降为0 所以URR-Usi+ Us2(-12+16) Vv2KQ=2mAU0 =-Usi = - 12V:用恒压降模型 由于二极管D导通，U f = 0.7V,故:I*-R - USi+ Us2- UF(- 12+16- 0,7) V =U0 = I dR) - US2 = 1.65mAX 2KQ - 12V = - 12.7V练习：二极管电路图如图所示，试分别用二极管的理想模型，恒压降模型计算回路中的 电流I d和输出电压U 0。设二极管为错管。二：单项桥式整流滤波电路(30分钟)1、单项桥式整流电路(1)简单介绍二极管的单向导电性，然后

14、画出桥式整流电路的原理图(2)讲解整流电路的作用：把交流电转变成直流电。接着讲交流电的特点：电流(或电 压)大小和方向随时间不断变化(3)讲交流转变成直流的过程。为了简化讨论，先不考虑电压的大小，只考虑方向，那 么可以将交流电分成正负两个半周：正半周(下正下负)和负半周(下正上负)。正半周：上正下负，此时会产生一个下图中红色线条所示电流。负载电流方向：从上到下；电压方向：上正下负负半周：即下正上负。此时会产生下图中绿色线条所示的电流。负载电流方向：从上到下；电压方向：上正下负设电源变压器二次绕组的电压u2 = vU2 sin 3 t负载电流和电压值：2v2Uo =6 = 0.9U2TtUoU2

15、I0= RL= 0.9RLI d = 7 I 0 = 0.45?2R_Udrm= U?m = v2g解：电压器的二次电压有效值为U0U2=0-9 = 1.11U0 = 1.11 X 40V = 44.4V反向最高电压：U DRM= v2U2 = v2 x 44.4V = 62.8V二级挂的平均电流：11ID=2I0=2X2A= 1A三：硅整流组合管本课小结：1、理想模型：相当与一个开关恒压降模型：硅，错2、单项桥式整流滤波电路电源变压器二次绕组的电压u2 = v2u2sin 3 t2v2U° = 6 = 0.9U2UoU2=0.9 -1U2I D = 2 I 0 = 0.45 RUd

16、rm= U2m = v2U2负载电流和电压值:作业布置：P23 、题板书设计:单相桥式整流电路电源变压器二次绕组的电压：u2 = v2U2 sin 3 t负载电流和电压值：U0 = L2 = 0.9U2兀UbU2-0 = 0.9RlRl作业:P23I D= 21 0 =教学反思:授课计划授课时数：_2_ 授课教师：赵启学授课时间： 课 题：半导体二极管的基本应用教学目的：1、掌握滤波电路工作原理2、掌握电容滤波电路参数计算3、了解硅高压整流堆与限幅电路教学重点：滤波电路工作原理及参数的计算教学难点：滤波电路工作原理及参数的计算教学类型：理论课教学方法：讲授法教学过程：引入新课：复习上节课所讲内

17、容，半导体二极管的电路模型，理想模型相当于开关，恒压模型， 硅管，错管。单项桥式整流电路输出电压输出电流的计算方式，根据桥式整流电路的工 作原理，引出桥式滤波电路 （10分钟）讲授新课：:滤波电路 （40分钟）1、电容滤波电路电容滤波主要利用电容两端电压不能突变的特性，使负载电压波形平滑，故电容与 负载并联，如上图所示。(1)工作原理当U 2为正半周并且数值大于电容两端电压u c时，二极管 D1和D3管导通，D2和D4 管截止，电流一路流经负载电阻R l,另一路对电容 C充电。当U c>6,导致D1和D3管反 向偏置而截止，电容通过负载电阻R l放电，U c按指数规律缓慢下降当U 2为负

18、半周幅值变化到恰好大于U c时，D2和D4因加正向电压变为导通状态U 2再次 对C充电，U升到U 2的峰值后又开始下降；下降到一定数值时D2和D4变为截止，C对Rl放电，U c按指数规律下降；放电到一定数值时 D1和D3变为导通，重复上述过程。C对充放电的影响 电容充电时间常数为T D= RLC,因为二极管的R D很小，所以充 电时间常数小，充电速度快；R lC为放电时间常数，因为R l较大，放电时间常数远大于充 电时间常数，因此，滤波效果取决于放电时间常数。电容C愈大，负载电阻R l(2)参数计算T Td= R_C= (35)2T为交流电压的周期。输出电压：U0 = (1.11.2) U2负载上的直流电流：,U0U2I0- 后-(1.11.2)RL流过每个二极管的电流：1U2I D = 2 I 0 =(1.11.2)2Rl3）输出特性电路的电压随着输出电流的增大而明显降低，带负载能力差，所以电容滤波电路一般用在负载电流较小（R L较大）变化不大的场合。优点：输出直流电压高，波纹小缺点：输出特性较差（带负载能力差）2、电感滤波电路：适用于负载电流较大，负载变化较大的场合。体积大，在小型电子设备中很少采用3、 复试滤波电路常用的