模擬電子技術(shù)教案

1、授課計劃授課時數(shù)：_2_授課教師： 趙啟學(xué) 授課時間： 課 題：半導(dǎo)體二極管教學(xué)目的：1、理解PN吉及其單向?qū)щ娦?、了解半導(dǎo)體二極管的構(gòu)成與類型教學(xué)重點：1、PN結(jié)及其單向?qū)щ娦?、二極管結(jié)的構(gòu)成教學(xué)難點：PN結(jié)及其單向?qū)щ娦越虒W(xué)類型：理論課教學(xué)方法：講授法、啟發(fā)式教學(xué)教學(xué)過程：引入新課：模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)是一門入門性質(zhì)的技術(shù)基礎(chǔ)課，沒有哪一門課程像電子技術(shù)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

2、化，但 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：一：PN結(jié)（30分鐘）1、什么是半導(dǎo)體，什么是本證半導(dǎo)體？ （10分鐘）半導(dǎo)體：導(dǎo)電性介于導(dǎo)體和絕緣體之間的物質(zhì)本征半導(dǎo)體：純凈（無雜質(zhì)）的晶體結(jié)構(gòu)（穩(wěn)定結(jié)構(gòu)）的半導(dǎo)體，所有半導(dǎo)體器件的 基本材料。常見的四價元素硅和錯。（自由電子f空穴）齊數(shù)塞流子（空空（自由電子）2、雜質(zhì)半導(dǎo)體（20分鐘）N型半導(dǎo)體：在本征半導(dǎo)體中參入微量5價元素，使自由電子濃度增大，成為多數(shù)載流子（多子），空穴成為少數(shù)載流子（少子）。如圖（ a）P型半導(dǎo)體：在本證半導(dǎo)體中參入微量3價元素，使空穴濃度增大，成為多子，電子成為少子，以空穴導(dǎo)電為主的雜

3、志半導(dǎo)體稱為P型半導(dǎo)體。如圖（b）3、PN結(jié)P型與N型半導(dǎo)體之間交界面形成的薄層為PN結(jié)。二：PN結(jié)的單項導(dǎo)電性（20分鐘）PN結(jié)加正向電壓時，可以有較大的正向擴散電流，即呈現(xiàn)低電阻，我們稱PN結(jié)導(dǎo)通；PN結(jié)加反向電壓時，只有很小的反向漂移電流，呈現(xiàn)高電阻，我們稱PN結(jié)截止。 這就是PN結(jié)的單向?qū)щ娦?。圖PN結(jié)的單向?qū)щ娦?、正偏加正向電壓（正偏） 電源正極接P區(qū)，負(fù)極接N區(qū)外電場的方向與內(nèi)電場方向相反。外電場削弱內(nèi)電場一耗盡層變窄一擴散運動>>漂移運動一多子擴散形成正向電流（與外電場方向一致） I F2、反偏加反向電壓(反偏)一一電源正極接N區(qū)，負(fù)極接P區(qū)外電場的方向與內(nèi)電場方向

4、相同。外電場加強內(nèi)電場一耗盡層變寬一漂移運動>>擴散運動一少子漂移形成反向電流I R三：半導(dǎo)體二極管的構(gòu)成與類型 (20分鐘)1、半導(dǎo)體二極管的構(gòu)成一個PN結(jié)加上相應(yīng)的電極引線并用管殼封裝起來，就構(gòu)成了半導(dǎo)體二極管，簡稱二 極管。1APBAU JM0iczM nczn2、半導(dǎo)體二極管的類型(1)二極管按半導(dǎo)體材料的不同可分為：硅二極管、錯二極管和神化錢二極管等。(2)二極管按其結(jié)構(gòu)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(jié)面積很小，結(jié)電容很小，多用于高頻檢波及脈沖數(shù)字電路中的開關(guān)元件。面接觸型二極管PN結(jié)面積大，結(jié)電容也小，多用在低頻整流電路中。平面型

5、二極管PN結(jié)面積有大有小。本課小結(jié)：1、N型半導(dǎo)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(dǎo)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(jié)的單向?qū)щ娦允侵?PN結(jié)外加正向電壓時處于導(dǎo)通狀態(tài)，外加反向電壓時處 于截止?fàn)顟B(tài)。3、半導(dǎo)體二極管的構(gòu)成：一個 PN結(jié)加上相應(yīng)的電極引線并用管殼封裝起來。作業(yè)布置： P22 1、2、3題板書設(shè)計：PN結(jié)及其單項導(dǎo)電性N型半導(dǎo)體：自由電子為多數(shù)載流子空穴為少數(shù)載流子P型半導(dǎo)體：空穴為多數(shù)載流子自由電子為少數(shù)載流子單項導(dǎo)電性：PN結(jié)外加正向電壓 時處于 導(dǎo)通狀態(tài)外加反向電壓時處于截止?fàn)顟B(tài)作業(yè)：P22 1、2、3教學(xué)反思:授

6、課計劃授課時數(shù)：_2_授課教師： 趙啟學(xué) 授課時間： 課 題：半導(dǎo)體二極管教學(xué)目的：1、掌握半導(dǎo)體二極管的伏安特性與主要參數(shù)2、了解半導(dǎo)體二極管的使用常識教學(xué)重點：1、二極管的符號及主要參數(shù)2、二極管的伏安特性教學(xué)難點：二極管的伏安特性教學(xué)類型：理論課教學(xué)方法：講授法、啟發(fā)式教學(xué)、觀察法教學(xué)過程：引入新課：回顧上節(jié)課所學(xué)內(nèi)容，1、N型半導(dǎo)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(dǎo)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(jié)的單向?qū)щ娦允侵?PN結(jié)外加正向電壓時處于導(dǎo)通狀態(tài)，外加反向電 壓時處于截止?fàn)顟B(tài)。3、半導(dǎo)體二極管的構(gòu)成：一個 PN結(jié)加上相應(yīng)的

7、電極引線并用管殼 封裝起來。（10分鐘） 講授新課：一：半導(dǎo)體二極管的伏安特性 （30分鐘）1、PN結(jié)的伏安特性方程PN結(jié)兩端的電壓 U和和流過PN結(jié)的電流I的關(guān)系： U=U* -1）k為PN結(jié)的反向飽和電流U;為溫度的電壓當(dāng)量，U產(chǎn)26mV正偏時U與I為正值，反偏時U與I為負(fù)值一年正偏：U » 1JT ; 1 = 1/ u- 0反期陽|»%：=- %2、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(jié)仍處于截止?fàn)顟B(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0.5V,鑄管約為0.

8、2V(2)反向特性二極管電壓時，反向電流很小(I=-IS),而且在相當(dāng)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(jié)論：(1)二極管是非線性原件(2)二極管具有單項導(dǎo)電性(3)反向擊穿特性從圖1.1.7可見，當(dāng)反向電壓的值增大到 UBR寸，反向電壓外加反向電壓時，電 流和電壓的關(guān)系稱為二極管的反向特性。 由圖1.1.7可見，二極管外加反向值稍有增 大，反向電流會急劇增大，稱此現(xiàn)象為反向擊穿，UBM反向擊穿電壓。利用二極管的反向擊穿特性，可以做成穩(wěn)壓二極管，但一般的二極管不允許工作在反向擊穿區(qū)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

9、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(fù)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(dǎo)體二極管的使用常識(30分鐘)1、二極管的型號國產(chǎn)二極管型號由五部分組成，符號意義見表1.1.1.表 1.1.1 2、二極管的主要參數(shù)(1)最大整流電流1FM最大整流電流隕是指二極管長期連續(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Urm允許加在二極管上的反向電壓的最大值。(3)反向飽和電流k它是指管子沒有擊穿時的反向電流值。其值愈小，說明二極管的單向?qū)щ娦杂?。另?4)

10、最高工作頻率M：主要取決于PN結(jié)結(jié)電容的大小。理想二極管：正向電阻為零，正向?qū)〞r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(zhì)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，若測得的電阻值很小(幾千歐以下)，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(fù)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(fù)極，紅表筆所接電極為二極管的 正極。(2)質(zhì)量判斷若測得的反向電阻很大(幾百千歐以上)，正向電阻很小(幾千歐以下)，表明二極管性能良好。若測得的反向電阻和正向電阻都很小，表明二極管短路

11、，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。0.5V,鑄管約為0.2V本課小結(jié)：(10分鐘)1、半導(dǎo)體二極管的伏安特性：通常死區(qū)電壓硅管約為2、二極管的主要參數(shù)：最大整流電流最高反向電壓最高工作頻率Q反向飽和電流3、半導(dǎo)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(shè)計:二極管的伏安特性及使用常識反向飽和電流作業(yè)：教學(xué)反思:授課計劃授課時數(shù)：2 授課教師： 趙啟學(xué)授課時間： 課 題

12、：半導(dǎo)體二極管的基本應(yīng)用教學(xué)目的：1、掌握半導(dǎo)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(xué)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(xué)難點：單相橋式整流濾波電路原理教學(xué)類型：理論課教學(xué)方法：講授法教學(xué)過程：引入新課：復(fù)習(xí)上節(jié)課所講內(nèi)容，二極管的單項導(dǎo)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（10分鐘）講授新課:半導(dǎo)體二極管的電路模型 （30分鐘）2、恒壓降模型（不隨電流而變，硅管U卜取0.7 ,鑄管”卜取0.2 。更接近實際二極管。3、實際應(yīng)用例1.2.1二極管電路圖如圖1.2.3所示，試分別用二

13、極管的理想模型，恒壓降模型計算回路中的電流門和輸出電壓 外。設(shè)二極管為硅管。1、理想模型：相當(dāng)一個開關(guān)解：首先要判斷二極管是出于導(dǎo)通狀態(tài)還是截止?fàn)顟B(tài)，可以通過計算(或觀察)二極管未導(dǎo)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(dǎo)通電壓，則說明二極管出于正向偏置而導(dǎo)通， 如果該電位差小于二極管的導(dǎo)通電壓， 則該二極管 處于反向偏置而截至。本例題中，由圖1.2.3可知，二極管D未導(dǎo)通時陽極電位 口三二一鹿”,陰極電位Ub=-16V,則陰極和陽極的電位差為4V,導(dǎo)通。n , = U -IL =-12V- ( - 16) V = 4V> Ul； = 07V JUUI1、用理想模型二

14、極管D導(dǎo)通，其管壓降為。所以%=I - 12 + 16)一:一一，.=2mA|% = - Usl=- 12V二：用恒壓降模型由于二極管D導(dǎo)通，口產(chǎn)°內(nèi)，故：“Rt - 13 + 16-0r7) V二一工一 1 一=1.65mA% = Vo- % = L65mA X 2KH- 12V =-12JV練習(xí)：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1口和輸出電壓U"o設(shè)二極管為鑄管。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?qū)щ娦?，然后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(zhuǎn)變成直流電

15、。 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(zhuǎn)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(fù)兩個半周：正半周（下正下負(fù)）和負(fù)半周（下正上負(fù)）。正半周：上正下負(fù)，此時會產(chǎn)生一個下圖中紅色線條所示電流。負(fù)載電流方向：從上到下；電壓方向：上正下負(fù)負(fù)半周：即下正上負(fù)。此時會產(chǎn)生下圖中綠色線條所示的電流。 負(fù)載電流方向：從上到下；電壓方向：上正下負(fù)設(shè)電源變壓器二次繞組的電壓曳=、'之口產(chǎn)訪u»tl負(fù)載電流和電壓值:Un =-U7 = 0.9U,n £ L二 045Ki,DRM = UZM = K例1.3

16、.1有一單項橋式整流電路，要輸出 40V的直流電壓和2A的直流電流，交流電源電壓為220V。試選擇整流二極管解：電壓器的二次電壓有效值為“2時= Uin0= 1.11 X 40V = 44.4V反向最高電壓:UDRM=同廣隹二級掛的平均電流：1 11口”產(chǎn)5工 2A= IA本課小結(jié):1、理想模型：相當(dāng)與一個開關(guān)恒壓降模型：硅 0.7 ,錯0.22、單項橋式整流濾波電路電源變壓器二次繞組的電壓L負(fù)載電流和電壓值：2或見=U, = 0.叫 口 TT 上士山 火1 %口 = 產(chǎn) 045KUDRM = U2M = %作業(yè)布置： P23 1.15、1.16、1.17 題板書設(shè)計：單相橋式整流電路電源變壓

17、器二次繞組的電壓：叫，柳菊m ut 負(fù)載電流和電壓值：* %L =' = 0.9, J_11T_P23 1.15+ 4產(chǎn)。戒1.16、1.17 題教學(xué)反思:授課計劃授課時數(shù)：_2_ 授課教師：趙啟學(xué)授課時間： 課 題：半導(dǎo)體二極管的基本應(yīng)用教學(xué)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(xué)重點：濾波電路工作原理及參數(shù)的計算教學(xué)難點：濾波電路工作原理及參數(shù)的計算教學(xué)類型：理論課教學(xué)方法：講授法教學(xué)過程：引入新課：復(fù)習(xí)上節(jié)課所講內(nèi)容，半導(dǎo)體二極管的電路模型，理想模型相當(dāng)于開關(guān)，恒壓模 型，硅管0.7V,鑄管0.2V。單項橋式整流電路輸出電壓輸出

18、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：一：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(fù)載電壓波形平滑， 故電容與負(fù)載并聯(lián)，如上圖所示。(1)工作原理當(dāng)歸為正半周并且數(shù)值大于電容兩端電壓 U,時，二極管D1和D3管導(dǎo)通，D2和 D4管截止，電流一路流經(jīng)負(fù)載電阻 R1,另一路對電容 C充電。當(dāng)UC>lJ2,導(dǎo)致D1和 D3管反向偏置而截止，電容通過負(fù)載電阻 與放電，“匚按指數(shù)規(guī)律緩慢下降當(dāng)歸為負(fù)半周幅值變化到恰好大于 口仁時，口2和D4因加正向電壓變?yōu)閷?dǎo)通狀態(tài) 必 再次對C充電，“c上升到0工的峰值后又開始下降；下降到一定數(shù)值時 D2和D4變?yōu)榻?止，C對與放電，“L按指數(shù)規(guī)律下降；放電到一定數(shù)值時 D1和D3變?yōu)閷?dǎo)通，重復(fù)上述過程。C對充放電的影響電容充電時間常數(shù)為Td=RlC,因為二極管的很小，所以充電時間常數(shù)小，充電速度快；Ric為放電時間常數(shù)，因為 周.較大，放電時間常數(shù)遠(yuǎn)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(fù)載電阻與愈大，濾波后輸出電壓愈平滑，并且其平均值愈大，如圖所示1.3.4(c)。(2)參數(shù)計算卜口二的35)；