二极管基本认识

1、第5单元二极管课题项目四二极管知识课时4学时1、常用二极管的外形特征。教学内容2、常用二极管的基本功能。3、二极管常用参数及检测1、认知目标：认识半导体，了解PN结的原理及结构和掌握二极管伏安特性。教学目标2、技能目标：掌握用万用表判别二极管的极性和好坏的方法，掌握二极管基本分析方法教学重点教学难点教学方法3、情感目标：通过对二极管基本知识的学习，提咼把知识转化为技术的意识，今后在实验过程中培养认真的态度，把理论转化为实践。二极管伏安特性。使用万用表检测二极管的好坏和极性。学生活动设疑法、讲解法、提问法、示范法、练习法教学过程一、创设意境，导入新课开始新课之前，先看一下几个问题：1、我们常用的

2、电源有交流电、直流电，那我们需要的直流电怎么得来？2、半导体是什么？半导体二极管有哪些特性？今天，我们将学习一种新的元器件，学过之后你就会明白上面的问题。二、新课内容（一）半导体知识部分1. 半导体概述半导体是个熟悉的名词，但是什么是半导体呢？自然界的物质按导电能力的强弱可分为如下几类：一类是导电能力特别强的物质叫导体（如银、铜、铝等）导体的电阻率通常在10-810-5Qm。另一类是导电能力非常差，几乎可以看成不能导电的物质，叫绝缘体（如塑料、橡胶、陶瓷等），绝缘体的电阻率通常在1081016Q.m。还有一类是半导体，其导电能力介于导体和绝缘体之间（如锗、硅、砷化镓等）叫半导体，半导体的电阻率

3、通常在10-4107Q.m。2. 半导体特性半导体除了在导电能力方面与导体和绝缘体不同外，它还具有不同于其它物质的特点，例如，当半导体受到外界光和热的照射时，或掺入某些杂质时其导电能力将发生显著的变化。这个特点说明，半导体的导电机构必然不同于其它物质。半导体特性：*1、半导体的导电能力介于导体与绝缘体之间。2、在一定温度下，本征半导体因本征激发而产生自由电子和空穴对，故其有一定的导电能力。*3、本征半导体的导电能力主要由温度决定；杂质半导体的导电能力主要由所掺杂质的浓度决定。4、P型半导体中空穴是多子，自由电子是少子。N型半导体中自由电子是多子，空穴是少子。*5、半导体的导电能力与温度、光强、

4、杂质浓度和材料性质有关。3半导体结构（了解方式学习）在电子学中，用得最多的半导体是硅和锗，硅和锗的外层电子都是4个，都是四价元素。与相邻四个原子分别用四个共价键相连，形成原子有规律地整齐排列的结构，称为晶体结构，这就是晶体管的来由。本来外层电子受共价键束缚，但是少数电子获得一定的动能才能挣脱共价键的束缚成为自由电子。在电子挣脱共价键的束缚成为自由电子后，共价键中就留下一个空位，这个空位叫做空穴。于是半导体可以导电，但是在常温下只有极少电子能称为自由电子，所以导电能力较弱。完全纯净的、结构完整的半导体晶体称为本征半导体。但是本征半导体易受温度的影响，而且导电能力差，不能直接使用在电子线路中，必须

5、利用掺杂特性制作杂质半导体。在硅（或锗）晶体中掺入微量的五价元素P,磷原子的5个价电子中有4个电子和硅原子组成共价键，多出一个电子很容易脱离原子核的束缚而成为自由电子，同时磷原子也就成为带正电的离子。这样，由于磷元素的掺入，使硅晶体中自由电子的数目大大增加。当然硅原子由于热激发也产生少量的电子一空穴对。这种半导体的导电主要是靠电子，所以称它为电子半导体，简称N型半导体。本征半导体中空穴和自由电子成对出现，但是在杂质半导体中不同，略讲多子和少子概念。在硅（或锗）晶体中掺入微量的三价元素B，硼原子有3个价电子，它与硅原子组成共价键时缺少一个价电子而形成一个空穴，空穴的浓度比电子的浓度大得多。这种半

6、导体的导电主要是靠空穴，所以称它为空穴半导体，简称P型半导体。4.PN结原理（1）PN结的形成在同一片半导体基片上，分别制造P型半导体和N型半导体，经过载流子的扩散，在它们的交界面处就形成了PN结。PN结是多数载流子的扩散运动和少数载流子的漂移运动相较量，最终达到动态平衡的必然结果，相当于两个区之间没有电荷运动，空间电荷区的厚度固定不变。P型半导休N型半导体（2）PN结的单向导电性PN结的偏置PN结加上正向电压（正向偏置）的意思都是：P区加正、N区加负电压。PN结加上反向电压（反向偏置）的意思都是：P区加负、N区加正电压。PN结正偏V一燮萍卜一K半毁0-；矗1一电rHF彳更用|M1IJI（少數

7、1:Q0；：网鬲fii两卜也靖IJ團1.1.5PN结正向體直S1.1.7PN诸反向诩鱼如上图1.1.6所示，当PN结正偏时，外加电源形成的电场加强了载流子的扩散运动，削弱了内电场，耗尽层变薄，因而多子的扩散运动形成了较大的扩散电流。用流程图表述如下：PN结正偏外电场削弱内电场耗尽层变薄扩散运动漂移运动多子扩散运动形成正向电流。PN结的反偏在PN结加反向偏置时，如图1.1.7所示，外加电源形成的外电场加强了内电场，多子的扩散运动受到阻碍，耗尽层变厚；少子的漂移运动加强，形成较小的漂移电流。其过程表述如下：PN结反偏外电场加强内电场耗尽层变厚扩散运动漂移运动少子漂移运动形成反向电流。综上所述：1）

8、PN结加正向电压时，具有较大的正向扩散电流，呈现低电阻，PN结导通：2）PN结加反向电压时，具有很小的反向漂移电流，呈现高电阻，PN结截止。（二）二极管的特性及主要参数1、半导体二极管的结构和符号形成PN结的P型半导体和N型半导体上，分别引出两根金属引线，并用管壳封装，就制成二极管。其中从P区引出的线为正极，从N区引出的线为负极。二极管的结构外形及在电路中的文字符号如图1.2.1所示。在图1.2.1(b)所示电路符号中，箭头指向为正向导通电流方向，二极管常见的封装形式如图1.2.2所示。E1.2.1二損皆的苻号頁曉L.22二接無的常兄封娄形式2、二极管的伏一安特性半导体二极管的核心是PN结，它

9、的特性就是PN结的单向导电特性。常利用伏一安特性曲线来形象地描述二极管的单向导电性。所谓伏安特性，是指二极管两端电压和流过二极管电流的关系，可用电路图来测量。若以电压为横坐标，电流为纵坐标，用作图法把电压、电流的对应值用平滑曲线连接起来，就构成二极管的伏一安特性曲线，如图1.2.3所示(图中虚线为锗管的伏一安特性，实线为硅管的伏一安特性)，下面以二极管的伏一安特性曲线加以说明。3、正向特性当二极管两端加正向电压时，就产生正向电流，正向电压较小时，正向电流极小(几乎为零)，这一部分称为死区，相应的A(A)点的电压命名为死区电压。-9-圈1.23二樓智伏一戏特隹曲践二极管正向导通时，要特别注意它的

10、正向电流不能超过最大值，否则将烧坏PN结。4、反向特性当二极管两端加上反向电压时，在开始很大范围内，二极管相当于非常大的电阻，反向电流很小，且不随反向电压而变化。此时的电流称之为反向饱和电流，如图1.2.3中0C（或OC）段所示。5、反向击穿特性二极管反向电压加到定数值时，反向电流急剧增大，这种现象称为反向击穿。此时的电压称为反向击穿电压用表示，如图1.2.3中CD（或CD）段所示。6、死区电压：锗0.2V硅0.5V7、导通电压降：锗一一0.3V硅0.7V8、半导体二极管的主要参数和分类基本参数：最大整流电流最大整流电流是指二极管长期工作时，允许通过的最大平均电流使用正向平均电流能超过此值，否

11、则二极管会击穿。最大反向工作电压最大反向工作电压是指二极管正常工作时，所承受的最高反向电压（峰值）。通常手册上给出的最大反向工作电压是击穿电压的一半左右。二极管的直流电阻二极管的直流电阻指加在二极管两端的直流电压与流过二极管的直流电流的比值。二极管的正向电阻较小，约为几欧到几千欧；反向电阻很大，一般可达零点几兆欧以上。最高工作频率最高工作频率是指二极管正常工作时上、下限频率，它的大小与PN结的结电容有超过此值，二极管单向导电特性变差。四、课堂小结这次课的重点：1、二极管结构及其单向导电性2、死区电压：锗0.2V硅0.5V3、导通电压降：锗0.3V硅0.7V4、一极管反向电压加到定数值时，反向电

12、流急剧增大，这种现象称为反向击穿五、课后作业1、课本P93页电容器实验2、上网了解二极管的类型及应用。六、开拓思维，同时提出新的问题二极管在电子产品中应用非常广泛，那同学们想一下我们的手机电源、电脑电源等其他电源中需要的直流电源怎么得来，常用电源指示灯是什么？课后反思第5单元二极管课题项目四特殊二极管、二极管的检测及应用课时4学时教学内容稳压二极管、发光二级管及光电二极管的基本知识教学目标1、认知目标：稳压二极管、发光二级管及光电二极管的特点2、技能目标：学习二极管极性检测、二极管好坏的检测和特殊二极管的应用3、情感目标：通过对特殊二极官基本知识的学习，提咼把知识转化为技术的意识，今后在实验过

13、程中培养认真的态度，把理论转化为实践。教学重点1、学习二极管极性检测2、学习二极管好坏的检测教学难点1、二极管的检测2、二极管的应用教学方法设疑法、讲解法、提问法、示范法、练习法教学过程学生活动一、创设意境，导入新课新课导入：二极管大家已经知道是什么电子器件，那么如果拿来个二极管，如何知道它的正负极？二极管的好坏该怎样检测？这一系列使用前应该做的准备都是必须有的，现在我们就来学习他的检测方法！二、新课内容（一）稳压二极管稳压电路利用稳压二极管在反向击穿特性来实现稳压。下面简要介绍稳压二极管基本知识。1、稳压二极管的工作特性稳压二极管简称稳压管，它的伏一安特性曲线和在电路中的符号如图1.4.1所

14、示。稳压管和普通二极管正向特性相同，不同的是反向击穿电压较低，且击穿特性陡峭，这说明反向电流在较大范围内变化时，击穿电压基本不变，稳压管正疋利用反向击穿特性来实现稳压的，此时击穿电压称为稳定工作电压，用UZ表示。P国1.4.2題压二按皆歩物圈田1.4.1碼圧皆伏安特性抽线和苻号2、稳压管的主要参数(1) 稳定电压U稳定电压U即反向击穿电压。由于击穿电压与制造工艺、环境温度和工作电Z流有关，手册中只能给出某一型号的稳压范围。(2) 稳定电流I稳定电流I是指稳压管工作至稳定状态时流过的电流。当稳压管稳定电流Z小于最小稳定电流时，没有稳定作用；大于最大稳定电流时，管子因过流而损坏。稳压管由于受热而击

15、穿。万形團感问H1+.3茨光二撥宙的奔号科外曲(二) 发光二极管与光电二极管1、发光二极管发光二极管是一种把电能变成光能的器件，由磷化镓、砷化镓等半导体材料制成，电路符号见图1.4.3，当给发光二极管加上偏压，有一定的电流流过时二极管就会发光，这是由于PN结的电子和空穴直接复合放出能量的结果。 颜色：发光二极管的种类按发光的颜色可分为：红色、蓝色、黄色、绿色和无色 正负极：管脚引线较长者为正极，较短者为负极。 不同颜色发光二级管工作电压：发光二极管工作时导通电压比普通二极管大，其工作电压随材料不同而不同，一般为1.7v2.4v。普通绿、红、黄二极管工作电压约为2v，白色发光二极管电压通常高于2

16、.4v；蓝色发光二极管工作电压一般高于3.3v。发光二极管的工作电流一般为2mA25mA。发光二极管广泛应用于各种电子仪器仪表、计算机、电视机的电源指示和信号指示，还可以做成七段译码显示器等。2、光电二极管光电二极管又叫光敏二极管，外形如图1.4.5。光电二极管也是由一个PN结构成，但是它的PN面积较大，通过管壳上的一个玻璃来接收入射光。它是利用PN在施加反向电压时，在光线照射下反向电阻由大变小来工作的，其工作电路如1.4.4。光电二极管可用于光测量、光电控制等方面，如遥控接收器、光纤通讯、激光头中都用到光电二极管。冏1.44光电二碾百庞用电踣氏国14.5%电二廉昏蚪旳国（三）二极管的检测与应

17、用1、二极管的识别二极管正负极、规格、功能和制造材料一般可以通过管壳上的标志和查阅手册（本章内容后附有实用资料）来判断，如IN4001通过壳上的标志可判断正负极,查阅手册可知它是整流管，参数是1A/50V;2CW15查阅手册可知它是N型硅材料稳压管。如果管壳上无符号或标志不清，就需要用万用表来检测。2、二极管的检测二极管的检测主要是判断其正负极和质量好坏。基本方法：3剧正向电咀Z测反向电诅H15.1二很音的抿性判斷（1）选档位将万用表量程调至RX100Q或RX1KQ档（一般不用RX1Q档，因其电流较大，而RX10K档电压过高管子易击穿）测电阻将两表笔分别接触二极管两个电极，测得一个电阻值，交换一次电极再测一次，从而得到两个电阻值。正向电阻V5KQ反向电阻500KQ，如图1.5.1所示。(3) 问题分析性能好的二极管，一般反向电阻比正向电阻大几百倍。 如两次测得的正、反向电阻很小或等于零，则说明管子内部已击穿或短路; 如果正、反向电阻均很大或接近无