电子技术基础 教.docx

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1、电子技术基础 教海南省三亚技工学校 海南三亚中等职业技术学校 理论课教案 任课教师 姓 名 授课日期 课题 课型 郜普艳 任课 班级 11电气雨露 科 目 本教案授课节数 2 电子技术基础 审批 第 1 周星期1 1一1 半导体二极管 理论课 教学 目的 1.知识目标：使学生掌握半导体的基本概念、二极管工作特性、伏安特性以及工作状态的判断。 2.能力目标：使学生对半导体器件内部结构及工作原理有更具体的了解及认识。 3.德育目标：培养学生养优良的道德品质，及良好的职业道德。 教学 重点 教学 难点 1. 使学生掌握二极管工作特性、伏安特性以及工作状态的判断。 1. 使学生掌握二极管工作特性、伏安

2、特性以及工作状态的判断。 教学方法 1. 教学教具：实物教具 教学手段 2. 教学方法：讲解法、提问启发法、谈话教学法、讨论教学法、案例教学法、归教具设备 纳总结法 课前准备：教室、教学教具的准备落实到位 教学过程 教学过程 一、组织教学： 由班长组织学生提前5分钟进入课堂点名考勤；检查学生着装，仪容仪表，准备上课。 (2)上课，师生问候：师：“上课！”，班长：“起立！”，师：“同学们好！”，生：“老师好！”，师“请坐！” 二、导入新课： 用半导体材料制成的半导体器件是20世纪中叶发展起来的新型电子器件。由于它具有体积小、质量轻、工作可靠、使用寿命长、耗电量小等优点，因而在电子技术中得到了广泛

3、应用。 备 注 导入法 第一章 半导体二极管 三、讲授新课 1-1 半导体的基本知识 1半导体的基本概念 物质按导电能力可分为： 导体：自然界中很容易导电的物质称为导体，金属一般都是导体，如铁、铜、铝等。 绝缘体：有的物质几乎不导电，称为绝缘体，如橡皮、陶瓷、塑料和石英。 半导体：另有一类物质的导电特性处于导体和绝缘体之间，如锗、硅、砷化镓和一些硫化物、氧化物等。 注：半导体器件多用 硅 和 锗两种材料。 2. 半导体的导电特性 热敏特性：如热敏电阻器 光敏特性：如光敏电阻、光电二极管、光电探测器等。 掺杂特性：如二极管、三极管。 纯净半导体称为本征半导体，导电能力极弱。 1-2 半导体二极管

4、 1. 结构及符号 二极管的几种常见结构: 备 注 板书 讲述法 谈话法 讲解法 2. 二极管单向导电性 1）PN结加不同极性电压，表现不同特性。 正向电压 指P区接高电位， N区接低电位。 反向电压 指P区接低电位， N区接高电位。 2）二极管的主要特性 加正向电压导通，内部电阻较小。 加反向电压截止，内部电阻较大。 单向导电性 是二极管的 最重量的特性。 3二极管的伏安特性曲线 二极管的伏安特性也就是PN结的伏安特性。 把二极管的电流随外加偏置电压的变化规律， 称为二极管的伏安特性， 以曲线的形式描绘出来， 就是伏安特性曲线。 二极管的伏安特性曲线如图1-12所示， 下面分三部 分对二极管

5、的伏安特性曲线进行分析。 4. 主要参数 最大整流电流 IOM 二极管长期使用时，允许流过二极管的最大正向平均电流。 反向击穿电压UBR 二极管反向击穿时的电压值。击穿时反向电流剧增，二极管的单向导电性被破坏，甚至过热而烧坏。手册上给出的最高反向工作电压UWRM一般是UBR的一半。 反向电流 IR 指二极管加反向峰值工作电压时的反向电流。反向电流大，说明管子的单向导电性差，因此反向电流越小越好。反向电流受温度的影响，温度越高反向电流越大。硅管的反向电流较小，锗管的反向电流要比硅管大几十到几百倍。 以上均是二极管的直流参数，二极管的应用是主要利用它的单向导电性，主要应用于整流、限幅、保护等等。下

6、面介绍两个交流参数： 微变电阻 rD rD 是二极管特性曲线上工作点Q 附近电压的变化与电流的变化之比： 案例教学法 显然，rD是对Q附近的微小变化区域内的电阻。 二极管：死区电压=0 .5V，正向压降0.7V(硅二极管) 理想二极管：死区电压=0 ，正向压降=0 四、课堂练习 分析下面三幅图中二极管的工作情况，并计算各图UAB的电压值？ 练习法 答案：1）UAB=5.3V；2）UAB=0V；3）UAB=6.7V； 五、教学小结 半导体的基本概念、二极管工作特性、伏安特性以及工作状态的判断。 六、布置作业及预习 1布置作业：P9页 习题1、2、3、4题； 归纳法 2预习：1-2 特殊二极管介绍

7、 总结法 七、教学后记 海南省三亚技工学校 海南三亚中等职业技术学校 理论课教案 任课教师 姓 名 授课日期 课题 课型 郜普艳 任课 班级 11电气雨露 科 目 本教案授课节数 2 电子技术基础 审批 1 第 1 周星期2 1-2 半导体二极管 理论课 教学 目的 1.知识目标：使学生掌握二极管的应用及几种特殊二极管的用途和作用。 2.能力目标：使学生对二极管的内部结构及工作原理有更具体的了解及认识。 3.德育目标：培养学生养优良的道德品质，及良好的职业道德。 教学 重点 教学 难点 2. 使学生掌握二极管的应用及几种特殊二极管的用途和作用。 2. 使学生掌握二极管的应用及几种特殊二极管的用

8、途和作用。 教学方法 1. 教学教具：实物教具 教学手段 2. 教学方法：讲解法、提问启发法、谈话教学法、讨论教学法、案例教学法、归教具设备 纳总结法 课前准备：教室、教学教具的准备落实到位 教学过程 教学过程 一、组织教学： 由班长组织学生提前5分钟进入课堂点名考勤；检查学生着装，仪容仪表，准备上课。 (2)上课，师生问候：师：“上课！”，班长：“起立！”，师：“同学们好！”，生：“老师好！”，师“请坐！” 二、复习提问： 二极管的导通特性： 正偏导通、 反偏截止的特点。 备 注 提问法 三、导入新课： 二极管在电子技术中广泛地应用于整流、 限幅、 钳位、 开关、 稳压、 检波等方面， 大多

9、是利用其正偏导通、 反偏截止的特点。 1-2 半导体二极管 四、讲授新课 1二极管在电子技术中的应用 1）整流应用 利用二极管的单向导电性可以把大小和方向都变化的正弦交流电变为单向脉动的直流电， 如图1-15所示。 这种方法简单、 经济， 在日常生活及电子电路中经常采用。 根据这个原理， 还可以构成整流效果更好的单相全波、 单相桥式等整流电路。 备 注 导入法 板书 讲述法 谈话法 讲解法 图1-1 二极管的整流应用 (a) 二极管整流电路; (b) 输入与输出波形 2）限幅应用 利用二极管的单向导电性， 将输入电压限定在要求的范围之内， 叫做 限幅。 图1-16 二极管的限幅应用 图1-16

10、所示的双向限幅电路中， 交流输入电压ui和直流电压E1都对二极管VD1起作用； 相应的VD2也同时受ui和E2的控制。 在假设VD1、 VD2为理想二极管时， 有如下限幅过程发生： 当输入电压ui3 V时， VD1导通， VD2截止， uo3 V； 当ui-3 V时， VD2导通， VD1截止， uo输出波形如图1-16所示。 3）稳压应用 利用二极管反向击穿特性实现稳压。稳压二极管稳压时工作在反向电击穿状态，反向电压应大于稳压电压。 4）开关应用 在数字电路中经常将半导体二极管作为开关元件来使用， 因为二极管具有单向导电性， 可以相当于一个受外加偏置电压控制的无触点开关。 3 V； 当ui在

11、3 V与+3 V之间时， VD1和VD2均截止， 因此uoui， 图1-17 二极管的开关应用 如图1-17所示， 为监测发电机组工作的某种仪表的部分电路。 其中us是需要定期通过二极管VD加入记忆电路的信号， ui为控制信号。 当控制信号ui=10 V时， VD的负极电位被抬高， 二极管截止， 相当于“开关断开”， us不能通过VD； 当ui=0 V时， VD正偏导通， us可以通过VD加入记忆电路。 此时二极管相当于“开关闭合”情况。 这样， 二极管VD就在信号ui的控制下， 实现了接通或关断us信号的作用。 2. 二极管的识别与简单测试 1） 二极管的极性判别 有的二极管从外壳的形状上可

12、以区分电极； 有的二极管的极性用符号印在外壳上， 箭头指向的一端为负极； 还有的二极管用色环或色点来标志(靠近色环的一端是负极， 有色点的一端是正极)。 2） 性能测试 二极管正、 反向电阻的测量值相差愈大愈好， 一般二极管的正向电阻测量值为几百欧姆， 反向电阻为几十千欧姆到几百千欧姆。 如果测得正、 反向电阻均为无穷大， 说明内部断路； 若测量值均为零， 则说明内部短路； 如测得正、 反向电阻几乎一样大， 这样的二极管已经失去单向导电性， 没有使用价值了。 3. 特殊二极管 1）稳压二极管的伏安特性曲线 稳压二极管简称稳压管， 是一种用特殊工艺制造的面结型硅半导体二极管， 可以稳定地工作于击

13、穿区而不损坏。 稳压二极管的外形、 内部结构均与普通二极管相似， 其电路符号、 伏安特性曲线如图1-18所示。 图1-18 稳压二极管的伏安特性曲线与电路符号 伏安特性曲线; 电路符号 2）发光二极管与光电二极管 发光二极管 发光二极管属于电光转换器件的一种， 是可以将电能直接转换成光能的半导体器件， 简称“LED”， 是英文Light Emitting Diode的缩写， 其电路符号如图1-19所示。 发光二极管也具有单向导电性： 当外加反偏电压时， 二极管截止， 不发光； 当外加正偏电压导通时， 因流过正向电流而发光。 其发光机理是由于正偏时电子与空穴复合并释放出能量所致， 而颜色与发光二

14、极管的材料和掺杂元素有关。 发光二极管可以分为发不可见光和发可见光两种。 前者有发红外光的砷化镓发光二极管等; 后者有发红光、 黄光、 绿光以及蓝光和紫光的发光二极管等。 发光二极管的工作电流一般约为几至几十毫安， 正偏电压比普通二极管要高， 约为1.53 V， 具有功耗小， 体积小， 可直接与集成电路连接使用的特点。 并且稳定、 可靠、 长寿、 光输出响应速度快， 应用十分方便和广泛， 除应用于信号灯指示、 数字和字符指示等发光显示方式以外， 另一种重要应用是将电信号转变为光信号， 通过光缆传输， 接受端配合光电转换器件再现电信号， 实现光电耦合、 光纤通信等应用。 光电二极管 光电二极管又

15、称光敏二极管，是一种将光信号转换成电信号的特殊二极管。它的反向电流随光照强度的增加而上升，通常在管壳备有一个玻璃窗口以接受光照。其外形和符号如图所示。 光电二极管工作在反向偏置状态。当管壳上的玻璃窗口无光照时，反向电流很小，称为暗电流；有光照时反向电流很大，称为亮电流，且光照越强，亮电流越大。如果在外电路接上负载，便可获得随光照强弱而变化的电信号。是光电二极管的基本应用电路，无光照时，负载RL上无电压；有光照时，亮电流在RL上转换为电压输出，从而实现光电转换。光敏二极管的电路符号如图1-20所示。 案例教学法 3）变容二极管 我们在讨论半导体二极管时已经知道： 二极管在高频应用时， 必须要 考

16、虑结电容的影响， 而所谓的变容二极管， 就是结电容随反向电压的增加而减小的二极管。 图1-22所示为变容二极管的电路符号， 图1-22为某种变容二极管的特性曲线。 结电容由势垒电容CB和扩散电容CD两部分组成。 我们知道， 当PN结两端的电压发生改变时， 会使空间电荷区宽度发 生改变， 空间电荷区存储电荷的多少发生变化就表现为PN结的电容效应。 在二极管正偏的多子扩散过程中， 多子扩散到对方区域后， 在对方区域形 成一定的浓度梯度， 越靠近PN结处的浓度越大， 这个梯度随外加正向电压的大小而增减， 这也是一种存、 放电荷的作用。 所以我们可以得到图1-23所示的PN结高频等效电路。 图1-23

17、 PN结的高频等效电路 课本P9 第6题 练习法 六、教学小结 半导体的基本概念、二极管工作特性、伏安特性以及工作状态的判断。 归纳法 七、布置作业及预习 总结法 1布置作业：P9页 习题7题； 2预习： 2-1半导体三极管 七、教学后记 海南省三亚技工学校 海南三亚中等职业技术学校 理论课教案 任课教师 姓 名 授课日期 课题 课型 郜普艳 任课 班级 11电气雨露 科 目 本教案授课节数 2 电子技术基础 审批 1 第 1 周星期3 2-1 半导体三极管 理论课 教学 目的 1.知识目标：使学生掌握三极管的结构、符号、类型及其电流的放大作用。 2.能力目标：使学生对三极管的内部结构及放大工

18、作原理有更具体的了解及认识。 3.德育目标：培养学生养优良的道德品质，及良好的职业道德。 教学 重点 教学 难点 3. 使学生掌握三极管的结构、符号、类型及其电流的放大作用。 3. 使学生掌握三极管的结构、符号、类型及其电流的放大作用。 教学方法 1. 教学教具：实物教具 教学手段 2. 教学方法：讲解法、提问启发法、谈话教学法、讨论教学法、案例教学法、归教具设备 纳总结法 课前准备：教室、教学教具的准备落实到位 教学过程 教学过程 一、组织教学： 由班长组织学生提前5分钟进入课堂点名考勤；检查学生着装，仪容仪表，准备上课。 (2)上课，师生问候：师：“上课！”，班长：“起立！”，师：“同学们

19、好！”，生：“老师好！”，师“请坐！” 二、复习提问： 二极管在电子电路中几种应用： 整流、 钳位、限幅、稳压、开关、检波。 备 注 提问法 三、导入新课： 生活中如扩音器怎样将声音放大？话筒将声音信号转换成微弱的电信号，经放大电路放大后，变成大功率的电信号，推动扬声器，再还原为较强的声音信号。放大电路又称放大器，而它的核心元件，主要就是三极管和场效应管。 2-1 半导体三极管 四、讲授新课 1三极管基本结构 1）基本结构及符号 备 注 导入法 板书 讲述法 谈话法 讲解法 2）部分三极管外形 2. 三极管的分类 1）按材料分： 硅管、锗管 2）按结构分： NPN、 PNP 3）按使用频率分：

20、低频管、高频管 1 W。 4）按功率分： 小功率管 3. 三极管的结构特点 4. 三极管的放大的条件 1）三极管放大外部条件 发射结正偏 、 集电结反偏 从电位的角度看： NPN PNP 发射结正偏 VBVE 发射结正偏 VBVB 集电结反偏 VC基区集电区； b）基区很薄。 5. 三极管的电流放大作用 我们以共射极放大电路为例： 上图所示为验证三极管电流放大作用的实验电路，这种电路接法称为共射电路。其中，直流电压源UCC应大于UBB，从而使电路满足放大的外部条件：发射结正向偏置，集电极反向偏置。改变可调电阻RB，基极电流IB，1. IE IB IC 2. IC IB，为管子的流放大系数，用来

21、表征三极管的电流放大能力： 3. IC IB 结论： 三极管是一种具有电流放大作用的模拟器件。 五、课堂练习 例 某放大电路中BJT三个电极的电流如图所示。 IA-2mA,IB-0.04mA,IC+2.04mA,试判断管脚、管型。 解：电流判断法。 电流的正方向和KCL。IE=IB+ IC 案例教学法 练习法 归纳法 总结法 集电极电流IC和发射极电流IE都会发生变化，由测量结果可得出以下结论： C为发射极 B为基极 A为集电极。 管型为NPN管。 六、教学小结 三极管的基本概念、结构、工作特性以及电流放大作用。 七、布置作业及预习 1布置作业：P51页 习题1、2、3题； 2预习： 2-1三极管的输入、输出特性 七、教学后记