高中物理選修《傳感器的應(yīng)用實(shí)驗(yàn)》教學(xué)設(shè)計(jì)2

《傳感器的應(yīng)用實(shí)驗(yàn)》教學(xué)設(shè)計(jì)一、學(xué)習(xí)目標(biāo)1．知道二極管的單向?qū)щ娦院桶l(fā)光二極管的發(fā)光特性。2．知道晶體三極管的放大特性。3．掌握邏輯電路的基本知識(shí)和基本應(yīng)用。二、學(xué)習(xí)重點(diǎn)傳感器的應(yīng)用實(shí)例。三、學(xué)習(xí)難點(diǎn)由門電路控制的傳感器的工作原理。四、教學(xué)過程（一）問題引入上節(jié)課我們學(xué)習(xí)了溫度傳感器、光傳感器及其工作原理。請(qǐng)大家回憶一下我們學(xué)了哪些具體的溫度、光傳感器？（二）學(xué)習(xí)新課閱讀下列學(xué)習(xí)資料總結(jié)二極管的特點(diǎn)和作用：普通二極管和發(fā)光二極管固態(tài)電子器件中的半導(dǎo)體兩端器件。起源于19世紀(jì)末發(fā)現(xiàn)的點(diǎn)接觸二極管效應(yīng)，發(fā)展于20世紀(jì)30年代，主要特征是具有單向?qū)щ娦?，即整流特性。利用不同的半?dǎo)體材料、摻雜分布、幾何結(jié)構(gòu)，可制成不同類型的二極管，用來產(chǎn)生、控制、接收、變換、放大信號(hào)和進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換。例如穩(wěn)壓二極管可在電源電路中提供固定偏壓和進(jìn)行過壓保護(hù)；雪崩二極管作為固體微波功率源，用于小型固體發(fā)射機(jī)中的發(fā)射源；半導(dǎo)體光電二極管能實(shí)現(xiàn)光-電能量的轉(zhuǎn)換，可用來探測(cè)光輻射信號(hào)；半導(dǎo)體發(fā)光二極管能實(shí)現(xiàn)電-光能量的轉(zhuǎn)換，可用作指示燈、文字-數(shù)字顯示、光耦合器件、光通信系統(tǒng)光源等；肖特基二極管可用于微波電路中的混頻、檢波、調(diào)制、超高速開關(guān)、倍頻和低噪聲參量放大等。按用途分：檢波二極管、整流二極管、穩(wěn)壓二極管、開關(guān)管、光電管。按結(jié)構(gòu)分：點(diǎn)接觸型二極管、面接觸型二極管。發(fā)光二極管簡(jiǎn)稱為L(zhǎng)ED。由鎵（Ga）與砷（AS）、磷（P）的化合物制成的二極管，當(dāng)電子與空穴復(fù)合時(shí)能輻射出可見光，因而可以用來制成發(fā)光二極管，在電路及儀器中作為指示燈，或者組成文字或數(shù)字顯示。磷砷化鎵二極管發(fā)紅光，磷化鎵二極管發(fā)綠光，碳化硅二極管發(fā)黃光。它是半導(dǎo)體二極管的一種，可以把電能轉(zhuǎn)化成光能；常簡(jiǎn)寫為L(zhǎng)ED。發(fā)光二極管與普通二極管一樣是由一個(gè)PN結(jié)組成，也具有單向?qū)щ娦?。?dāng)給發(fā)光二極管加上正向電壓后，從P區(qū)注入到N區(qū)的空穴和由N區(qū)注入到P區(qū)的電子，在PN結(jié)附近數(shù)微米內(nèi)分別與N區(qū)的電子和P區(qū)的空穴復(fù)合，產(chǎn)生自發(fā)輻射的熒光。不同的半導(dǎo)體材料中電子和空穴所處的能量狀態(tài)不同。當(dāng)電子和空穴復(fù)合時(shí)釋放出的能量多少不同，釋放出的能量越多，則發(fā)出的光的波長(zhǎng)越短。常用的是發(fā)紅光、綠光或黃光的二極管。特點(diǎn)：____________________________________________。作用：____________________________________________。閱讀下列學(xué)習(xí)資料總結(jié)三極管的特點(diǎn)和作用：晶體三極管晶體三極管，是半導(dǎo)體基本元器件之一，具有電流放大作用，是電子電路的核心元件。三極管是在一塊半導(dǎo)體基片上制作兩個(gè)相距很近的PN結(jié)，兩個(gè)PN結(jié)把正塊半導(dǎo)體分成三部分，中間部分是基區(qū)，兩側(cè)部分是發(fā)射區(qū)和集電區(qū)，排列方式有PNP和NPN兩種，如圖從三個(gè)區(qū)引出相應(yīng)的電極，分別為基極b發(fā)射極e和集電極c。發(fā)射區(qū)和基區(qū)之間的PN結(jié)叫發(fā)射結(jié)，集電區(qū)和基區(qū)之間的PN結(jié)叫集電極。基區(qū)很薄，而發(fā)射區(qū)較厚，雜質(zhì)濃度大，PNP型三極管發(fā)射區(qū)"發(fā)射"的是空穴，其移動(dòng)方向與電流方向一致，故發(fā)射極箭頭向里；NPN型三極管發(fā)射區(qū)"發(fā)射"的是自由電子，其移動(dòng)方向與電流方向相反，故發(fā)射極箭頭向外。發(fā)射極箭頭向外。發(fā)射極箭頭指向也是PN結(jié)在正向電壓下的導(dǎo)通方向。硅晶體三極管和鍺晶體三極管都有PNP型和NPN型兩種類型。晶體三極管具有電流放大作用，其實(shí)質(zhì)是三極管能以基極電流微小的變化量來控制集電極電流較大的變化量。這是三極管最基本的和最重要的特性。我們將ΔIc/ΔIb的比值稱為晶體三極管的電流放大倍數(shù)，用符號(hào)“β”表示。電流放大倍數(shù)對(duì)于某一只三極管來說是一個(gè)定值，但隨著三極管工作時(shí)基極電流的變化也會(huì)有一定的改變。特點(diǎn)：____________________________________________。作用：____________________________________________。邏輯電路邏輯電路是以二進(jìn)制為原理、實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)邏輯運(yùn)算和操作的電路。分組合邏輯電路和時(shí)序邏輯電路。前者的邏輯功能與時(shí)間無關(guān)，即不具記憶和存儲(chǔ)功能，后者的操作按時(shí)間程序進(jìn)行。由于只分高、低電平，抗干擾力強(qiáng)，精度和保密性佳。廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)、數(shù)字控制、通信、自動(dòng)化和儀表等方面。這里我們主要說邏輯門電路。邏輯門電路符號(hào)圖包括與門，或門，非門。1．與邏輯對(duì)于與門電路，只要一個(gè)輸入端輸入為0，則輸出端一定是________，只有當(dāng)所有輸入端輸入都同為________時(shí)，輸出才是1。2．或邏輯對(duì)于或門電路，只要一個(gè)輸入端輸入為1，則輸出一定是_______，反之，只有當(dāng)所有輸入端都為________時(shí)，輸出端才是0。3．非門電路對(duì)于非門電路，當(dāng)輸入為0時(shí)，輸出總是＿＿＿＿，當(dāng)輸入為1時(shí)，輸出反而是＿＿＿＿，非門電路也稱反相器。4．斯密特電路：斯密特觸發(fā)器是特殊的_________電路，當(dāng)加在它的輸入端A的電壓逐漸上升到某個(gè)值_________V時(shí)，輸出端Y會(huì)突然從高電平調(diào)到低電平_________V，而當(dāng)輸入端A的電壓下降到另一個(gè)值的時(shí)候_________V，Y會(huì)從低電平跳到高電平_________V。斯密特