模拟电子技术教案

-.z.授课方案授课时数：2授课教师：启学授课时间：课题：半导体二极管教学目的：1、理解PN结及其单向导电性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：模拟电子技术根底是一门入门性质的技术根底课，没有哪一门课程像电子技术的开展可以用飞速开展，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，一开场集成电路有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：一：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：纯洁〔无杂质〕的晶体构造〔稳定构造〕的半导体，所有半导体器件的根本材料。常见的四价元素硅和锗。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5价元素，使自由电子浓度增大，成为多数载流子〔多子〕，空穴成为少数载流子〔少子〕。如图〔a〕P型半导体：在本证半导体中参入微量3价元素，使空穴浓度增大，成为多子，电子成为少子，以空穴导电为主的杂志半导体称为P型半导体。如图〔b〕3、PN结P型与N型半导体之间交界面形成的薄层为PN结。二：PN结的单项导电性〔20分钟〕PN结加正向电压时，可以有较大的正向扩散电流，即呈现低电阻，我们称PN结导通；PN结加反向电压时，只有很小的反向漂移电流，呈现高电阻，我们称PN结截止。这就是PN结的单向导电性。1、正偏加正向电压〔正偏〕——电源正极接P区，负极接N区外电场的方向与电场方向相反。外电场削弱电场→耗尽层变窄→扩散运动>>漂移运动→多子扩散形成正向电流〔与外电场方向一致〕IF2、反偏加反向电压〔反偏〕——电源正极接N区，负极接P区外电场的方向与电场方向一样。外电场加强电场→耗尽层变宽→漂移运动>>扩散运动→少子漂移形成反向电流IR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、锗二极管和砷化镓二极管等。〔2〕二极管按其构造不同可分为：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，多用于高频检涉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：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。半导体二极管的构成：一个PN作业布置：P221、2、3题板书设计：PN结及其单项导电性N型半导体：自由电子为多数载流子空穴为少数载流子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：P221、2、3外加反向电压时处于截止状态教学反思：授课方案授课时数：2授课教师：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：回忆上节课所学容，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讲授新课：一：半导体二极管的伏安特性〔30分钟〕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：QUOTEQUOTE为PN结的反向饱和电流QUOTE为温度的电压当量，QUOTE正偏时U与I为正值，反偏时U与I为负值QUOTE二极管的伏安特性曲线〔1〕正向特性外加正向电压较小时，外电场缺乏以克制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0.5V，锗管约为0.2V〔2〕反向特性二极管电压时，反向电流很小〔I≈-IS〕，而且在相当宽的反向电压围，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〔2〕二极管具有单项导电性〔3〕反向击穿特性从图可见，当反向电压的值增大到UBR时，反向电压外加反向电压时，电流和电压的关系称为二极管的反向特性。由图可见，二极管外加反向值稍有增大，反向电流会急剧增大，称此现象为反向击穿，UBR为反向击穿电压。利用二极管的反向击穿特性，可以做成稳压二极管，但一般的二极管不允许工作在反向击穿区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。实验说明，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/℃〕；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10℃，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、二极管的型号国产二极管型号由五局部组成，符号意义见表1.1.1.表2、二极管的主要参数〔1〕最大整流电流QUOTE最大整流电流QUOTE是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QUOTE允许加在二极管上的反向电压的最大值。〔3〕反向饱和电流QUOTE它是指管子没有击穿时的反向电流值。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QUOTE：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。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，假设测得的电阻值很小〔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；假设测得的阻值很大〔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〕质量判断假设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〕，说明二极管性能良好。假设测得的反向电阻和正向电阻都很小，说明二极管短路，已损坏。假设测得的反向电阻和正向电阻都很大，说明二极管断路，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0.5V，锗管约为0.2V2、二极管的主要参数：最大整流电流QUOTE最高反向电压QUOTE最高工作频率QUOTE反向饱和电流QUOTE3、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〕假设测得的反向电阻和正向电阻都很小，说明二极管短路，已损坏。〔3〕假设测得的反向电阻和正向电阻都很大，说明二极管断路，已损坏。〔10分钟〕作业布置：P221、2、3题板书设计：二极管的伏安特性及使用常识伏安特性：QUOTE硅管:0.5V，锗管:0.2V主要参数:最大整流电流QUOTE最高反向电压QUOTE最高工作频率QUOTE反向饱和电流QUOTE作业：教学反思：授课方案授课时数：2授课教师：启学授课时间：课题：半导体二极管的根本应用教学目的：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〔10分钟〕讲授新课：一：半导体二极管的电路模型〔30分钟〕1、理想模型：相当一个开关2、恒压降模型QUOTE不随电流而变，硅管QUOTE取0.7，锗管QUOTE取0.2。更接近实际二极管。3、实际应用[例1.2.1]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QUOTE和输出电压QUOTE。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，假设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。本例题中，由图可知，二极管D未导通时阳极电位QUOTE，阴极电位QUOTE，则阴极和阳极的电位差为4V，导通。QUOTE用理想模型二极管D导通，其管压降为0所以QUOTE=2mA QUOTE二：用恒压降模型由于二极管D导通，QUOTE，故：QUOTE=1.65mA QUOTE练习：二极管电路图如下图，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QUOTE和输出电压QUOTE。设二极管为锗管。二：单项桥式整流滤波电路〔30分钟〕1、〔1〕简单介绍二极管的单向导电性，然后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，则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,此时会产生一个下列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。此时会产生下列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负载电流和电压值：例有一单项桥式整流电路，要输出40V的直流电压和2A的直流电流，交流电源电压为220V。试选择整流二极管解:电压器的二次电压有效值为QUOTE=QUOTE反向最高电压：二级挂的平均电流：三：硅整流组合管本课小结：理想模型：相当与一个开关恒压降模型：硅0.7，锗0.2单项桥式整流滤波电路电源变压器二次绕组的电压QUOTE负载电流和电压值：作业布置：P231.15、1.16、1.17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：负载电流和电压值：QUOTE作业：P231.15QUOTE1.16、1.17题教学反思：授课方案授课时数：2授课教师：启学授课时间：课题：半导体二极管的根本应用教学目的：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0.7V，锗管0.2V。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：一：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QUOTE为正半周并且数值大于电容两端电压QUOTE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QUOTE，另一路对电容C充电。当QUOTE>QUOTE，导致D1和D3管反向偏置而截止，电容通过负载电阻QUOTE放电，QUOTE按指数规律缓慢下降当QUOTE为负半周幅值变化到恰好大于QUOTE时，D2和D4因加正向电压变为导通状态QUOTE再次对C充电，QUOTE上升到QUOTE的峰值后又开场下降；下降到一定数值时D2和D4变为截止，C对QUOTE放电，QUOTE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QUOTE，因为二极管的QUOTE很小，所以充电时间常数小，充电速度快；QUOTEC为放电时间常数，因为QUOTE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QUOTE愈大，滤波后输出电压愈平滑，并且其平均值愈大，如下图1.3.4(c)。〔2〕参数计算T为交流电压的周期。输出电压：负载上的直流电流：流过每个二极管的电流：〔3〕输出特性电路的电压随着输