模擬電子技術教案

1、授課計劃授課時數(shù)：2 授課教師：趙啟學 授課時間： 課 題：半導體二極管教學目的：1、理解PN吉及其單向導電性2、了解半導體二極管的構成與類型教學重點：1、PN結及其單向導電性2、二極管結的構成教學難點：PN結及其單向導電性教學類型：理論課教學方法：講授法、啟發(fā)式教學教學過程：引入新課：模擬電子技術基礎是一門入門性質的技術基礎課，沒有哪一門課程像電子技術的發(fā)展可以用飛速發(fā)展，日新月異。從 1947年，貝爾實驗室制成第一只晶體管；1958年，集成電路；1969年，大規(guī)模集成電路；1975年，超大規(guī)模集成電路，一開始集成電路有4只晶體管，1997年，一片集成電路有 40億個晶體管。不管怎么變化，但

2、是萬變不離其宗， 這門課我們所講的就是這個“宗”。（10分鐘）講授新課:PN結（30分鐘）1、什么是半導體，什么是本證半導體？ （10分鐘）半導體：導電性介于導體和絕緣體之間的物質本征半導體：純凈（無雜質）的晶體結構（穩(wěn)定結構）的半導體，所有半導體器件的基本材料。常見的四價元素硅和錯。2、雜質半導體（20分鐘）N型半導體：在本征半導體中參入微量 流子（多子），空穴成為少數(shù)載流子（少子）P型半導體：在本證半導體中參入微量 成為少子，以空穴導電為主的雜志半導體稱為3、PN 結P型與N型半導體之間交界面形成的薄層為二：PN結的單項導電性（20分鐘）力叩寸，可以有較大的正向，即呈現(xiàn)低電阻， 小的反向，

3、呈現(xiàn)高電阻，我們稱PN結截止。1、正偏加（正偏）一一電源正極接P區(qū)，負極接外電場的方向與內(nèi)相反。外電場削弱內(nèi)電場耗盡層變窄擴散運動 方向一致）IF2、反偏加（反偏）電源正極接5價元素，使自由電子濃度增大，成為多數(shù)載 如圖（a）3價元素，使空穴濃度增大，成為多子，電子 P型半導體。如圖（b）PN結我們稱PN結導通；PN結加時，只有很 這就是PN結的單向導電性。>>漂移運動-多子擴散形成（與外電場N區(qū)，負極接P區(qū)外電場的方向與內(nèi)相同外電場加強內(nèi)電場-耗盡層變寬-漂移運動>>擴散運動-少子漂移形成 I R三：半導體二極管的構成與類型(20分鐘)1、半導體二極管的構成一個PN結

4、加上相應的電極引線并用管殼封裝起來，就構成了半導體二極管，簡稱二極 管。2、半導體二極管的類型(1)二極管按半導體材料的不同可分為：硅二極管、錯二極管和碑化錢二極管等。(2)二極管按其結構不同可分為：點接觸型、面接觸型和平面型二極管三類。點接觸型二極管 PN結面積很小，結電容很小，多用于高頻檢波及脈沖數(shù)字電路中的開關元件。面接觸型二極管PN結面積大，結電容也小，多用在低頻整流電路中。平面型二極管PN結面積有大有小。本課小結：1、N型半導體，自由電子為多數(shù)載流子，熱激發(fā)形成的空穴為少數(shù)載流子。P型半導體,空穴為多數(shù)載流子，熱激發(fā)形成的自由電子是少數(shù)載流子2、PN結的單向導電性是指 PN結外加正向

5、電壓時處于導通狀態(tài)，外加反向電壓時處于截止狀態(tài)。3、半導體二極管的構成：一個 PN結加上相應的電極引線并用管殼封裝起來。作業(yè)布置：P22 1、2、3題PN結及其單項導電性N型半導體：自由電子為多數(shù)載流子主I白葡于1板書設計:.向a萬:聞£1 / 制*于5“打 信電空穴為少數(shù)載流子P型半導體：空穴為多數(shù)載流子自由電子為少數(shù)載流子單項導電性：PN結外加正向電壓時處于導通狀態(tài)作業(yè)：P22 1、2、3外加反向電壓時處于截止狀態(tài)教學反思：授課計劃授課時數(shù)：2 授課教師： 趙啟學授課時間： 課 題：半導體二極管教學目的：1、掌握半導體二極管的伏安特性與主要參數(shù)2、了解半導體二極管的使用常識教學重

6、點：1、二極管的符號及主要參數(shù)2、二極管的伏安特性教學難點：二極管的伏安特性教學類型：理論課教學方法：講授法、啟發(fā)式教學、觀察法教學過程：引入新課:回顧上節(jié)課所學內(nèi)容，1、N型半導體，自由電子為多數(shù)載流子，熱激發(fā)形成的空穴為少數(shù)載流子。P型半導體，空穴為多數(shù)載流子，熱激發(fā)形成的自由電子是少數(shù)載流子2、PN結的單向導電性是指 PN結外加正向電壓時處于導通狀態(tài)，外加反向電壓時處于截止狀態(tài)。3、半導體二極管的構成：一個PN結加上相應的電極引線并用管殼封裝起來。(10分鐘)講授新課：一：半導體二極管的伏安特性(30分鐘)1、PN結的伏安特性方程PN結兩端的電壓 U和和流過PN結的電流I的關系：UI =

7、 I s( eUT- 1)I S為PN結的反向飽和電流5為溫度的電壓當量，U T26mV正偏時U與I為正值，反偏時 U與I為負值U正偏：U ?Ut ； I = IseUTU= 0反偏：| U ? Ut； I = - I s2、二極管的伏安特性曲線(1)正向特性外加正向電壓較小時，外電場不足以克服內(nèi)電場對多子擴散的阻力，PN結仍處于截止狀態(tài)。正向電壓大于死區(qū)電壓后，正向電流隨著正向電壓增大迅速上升。通常死區(qū)電壓硅管約為，錯管約為(2)反向特性二極管電壓時，反向電流很小(IIS ),而且在相當寬的反向電壓范圍內(nèi)，反向電流幾乎不變，因此，稱此電流值為二極管的反向飽和電流結論：(1)二極管是非線性原件

8、(2)二極管具有單項導電性(3)反向擊穿特性3、溫度對二極管特性的影響二極管是對溫度非常敏感的器件。實驗表明，隨溫度升高，二極管的正向壓降會減小，正向伏安特性左移，即二極管的正向壓降具有負的溫度系數(shù)(約為-2mV/C)；溫度升高，反向飽和電流會增大，反向伏安特性下移，溫度每升高10C,反向電流大約增加一倍二：半導體二極管的使用常識(30分鐘)1、二極管的型號表、二極管的主要參數(shù)(1)最大整流電流I fm最大整流電流I尸溪指二極管長期連續(xù)工作時，允許通過二極管的最大正向電流的平 均值。(2)最高反向電壓U RM允許加在二極管上的反向電壓的最大值。(3)反向飽和電流I s它是指管子沒有擊穿時的反向

9、電流值。其值愈小，說明二極管的單向導電性愈好。 另外(4)最高工作頻率f m：主要取決于 PN結結電容的大小。理想二極管：正向電阻為零，正向導通時為短路特性，正向壓降忽略不計；反向電阻為 無窮大，反向截止時為開路特性，反向漏電流忽略不計。3、二極管管腳級性及質量的判斷（1）二極管的管腳級性將紅、黑表筆分別接二極管的兩個電極，若測得的電阻值很?。◣浊W以下），則黑表筆所接電極為二極管正極，紅表筆所接電極為二極管的負極；若測得的阻值很大（幾百千歐以上），則黑表筆所接電極為二極管負極，紅表筆所接電極為二極管的正極。（2）質量判斷若測得的反向電阻很大（幾百千歐以上），正向電阻很?。◣浊W以下），表明二

10、極管性能良好。若測得的反向電阻和正向電阻都很小，表明二極管短路，已損壞。若測得的反向電阻和正向電阻都很大，表明二極管斷路，已損壞。本課小結：（10分鐘）1、半導體二極管的伏安特性：通常死區(qū)電壓硅管約為，錯管約為2、二極管的主要參數(shù)：最大整流電流I FM最高反向電壓U RM最高工作頻率f M反向飽和電流I S3、半導體二極管的測量（1）反向電阻很大，正向電阻很小，二極管性能良好（2）若測得的反向電阻和正向電阻都很小，表明二極管短路，已損壞。（3）若測得的反向電阻和正向電阻都很大，表明二極管斷路，已損壞。（10分鐘）作業(yè)布置： P22 1、2、3題板書設計:二極管的伏安特性及使用常識伏安特性：I

11、= Is(eUT- 1)硅管：，楮管：主要參數(shù)：最大整流電流I FM最局反向電壓U rm最高工作頻率f M反向飽和電流I S作業(yè)：教學反思：授課計劃授課時數(shù)：_2_ 授課教師： 趙啟學 授課時間： 課 題：半導體二極管的基本應用教學目的：1、掌握半導體二極管的電路模型2、掌握單項橋式整流濾波電路工作原理3、了解硅整流組合管教學重點：1、二極管的電路模型2、單相橋式整流濾波電路原理教學難點：單相橋式整流濾波電路原理教學類型：理論課教學方法：講授法 教學過程： 引入新課:復習上節(jié)課所講內(nèi)容，二極管的單項導電性，二極管的伏安特性，二極管的測量及參數(shù)，根據(jù)二極管的伏安特性圖，引出二極管的電路模型圖（

12、10 分鐘）講授新課：（ 30 分鐘）1、理想模型：相當一個開關2、恒壓降模型Uf不隨電流而變，硅管U F取，錯管U F取。更接近實際二極管。3、實際應用ID和輸出電壓U 0。設二極管為硅管。解：首先要判斷二極管是出于導通狀態(tài)還是截止狀態(tài)，可以通過計算（或觀察）二極管未導通時的陽極和陰極間的點位差，若該電位差大于二極管所需要的導通電壓，則說明二極管出于正向偏置而導通，如果該電位差小于二極管的導通電壓，則該二極管處于反向偏置而截至。Ua= - 12V,陰極電位U b= - 16V,則陰極和陽極的電位差為 4V,導通。Uab = Ua - Ub = - 12V- (- 16)V= 4V> U

13、F= 0.7V1、 用理想模型二極管 D 導通，其管壓降為0 所以URR-Usi+ Us2(-12+16) Vv2KQ=2mAU0 =-Usi = - 12V:用恒壓降模型 由于二極管D導通，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練習：二極管電路圖如圖所示，試分別用二極管的理想模型，恒壓降模型計算回路中的 電流I d和輸出電壓U 0。設二極管為錯管。二：單項橋式整流濾波電路(30分鐘)1、單項橋式整流電路(1)簡單介紹二極管的單向導電性，然后

14、畫出橋式整流電路的原理圖(2)講解整流電路的作用：把交流電轉變成直流電。接著講交流電的特點：電流(或電 壓)大小和方向隨時間不斷變化(3)講交流轉變成直流的過程。為了簡化討論，先不考慮電壓的大小，只考慮方向，那 么可以將交流電分成正負兩個半周：正半周(下正下負)和負半周(下正上負)。正半周：上正下負，此時會產(chǎn)生一個下圖中紅色線條所示電流。負載電流方向：從上到下；電壓方向：上正下負負半周：即下正上負。此時會產(chǎn)生下圖中綠色線條所示的電流。負載電流方向：從上到下；電壓方向：上正下負設電源變壓器二次繞組的電壓u2 = vU2 sin 3 t負載電流和電壓值：2v2Uo =6 = 0.9U2TtUoU2

15、I0= RL= 0.9RLI d = 7 I 0 = 0.45?2R_Udrm= U?m = v2g解：電壓器的二次電壓有效值為U0U2=0-9 = 1.11U0 = 1.11 X 40V = 44.4V反向最高電壓：U DRM= v2U2 = v2 x 44.4V = 62.8V二級掛的平均電流：11ID=2I0=2X2A= 1A三：硅整流組合管本課小結：1、理想模型：相當與一個開關恒壓降模型：硅，錯2、單項橋式整流濾波電路電源變壓器二次繞組的電壓u2 = v2u2sin 3 t2v2U° = 6 = 0.9U2UoU2=0.9 -1U2I D = 2 I 0 = 0.45 RUd

16、rm= U2m = v2U2負載電流和電壓值:作業(yè)布置：P23 、題板書設計:單相橋式整流電路電源變壓器二次繞組的電壓：u2 = v2U2 sin 3 t負載電流和電壓值：U0 = L2 = 0.9U2兀UbU2-0 = 0.9RlRl作業(yè):P23I D= 21 0 =教學反思:授課計劃授課時數(shù)：_2_ 授課教師：趙啟學授課時間： 課 題：半導體二極管的基本應用教學目的：1、掌握濾波電路工作原理2、掌握電容濾波電路參數(shù)計算3、了解硅高壓整流堆與限幅電路教學重點：濾波電路工作原理及參數(shù)的計算教學難點：濾波電路工作原理及參數(shù)的計算教學類型：理論課教學方法：講授法教學過程：引入新課：復習上節(jié)課所講內(nèi)

17、容，半導體二極管的電路模型，理想模型相當于開關，恒壓模型， 硅管，錯管。單項橋式整流電路輸出電壓輸出電流的計算方式，根據(jù)橋式整流電路的工 作原理，引出橋式濾波電路 （10分鐘）講授新課：:濾波電路 （40分鐘）1、電容濾波電路電容濾波主要利用電容兩端電壓不能突變的特性，使負載電壓波形平滑，故電容與 負載并聯(lián)，如上圖所示。(1)工作原理當U 2為正半周并且數(shù)值大于電容兩端電壓u c時，二極管 D1和D3管導通，D2和D4 管截止，電流一路流經(jīng)負載電阻R l,另一路對電容 C充電。當U c>6,導致D1和D3管反 向偏置而截止，電容通過負載電阻R l放電，U c按指數(shù)規(guī)律緩慢下降當U 2為負

18、半周幅值變化到恰好大于U c時，D2和D4因加正向電壓變?yōu)閷顟B(tài)U 2再次 對C充電，U升到U 2的峰值后又開始下降；下降到一定數(shù)值時D2和D4變?yōu)榻刂?，C對Rl放電，U c按指數(shù)規(guī)律下降；放電到一定數(shù)值時 D1和D3變?yōu)閷?，重復上述過程。C對充放電的影響 電容充電時間常數(shù)為T D= RLC,因為二極管的R D很小，所以充 電時間常數(shù)小，充電速度快；R lC為放電時間常數(shù)，因為R l較大，放電時間常數(shù)遠大于充 電時間常數(shù)，因此，濾波效果取決于放電時間常數(shù)。電容C愈大，負載電阻R l(2)參數(shù)計算T Td= R_C= (35)2T為交流電壓的周期。輸出電壓：U0 = (1.11.2) U2負載上的直流電流：,U0U2I0- 后-(1.11.2)RL流過每個二極管的電流：1U2I D = 2 I 0 =(1.11.2)2Rl3）輸出特性電路的電壓隨著輸出電流的增大而明顯降低，帶負載能力差，所以電容濾波電路一般用在負載電流較?。≧ L較大）變化不大的場合。優(yōu)點：輸出直流電壓高，波紋小缺點：輸出特性較差（帶負載能力差）2、電感濾波電路：適用于負載電流較大，負載變化較大的場合。體積大，在小型電子設備中很少采用3、 復試濾波電路常用的