3.5电气自动化专业电子技术-模拟电子技术电子教案-1.doc

3.5电气自动化专业电子技术-模拟电子技术电子教案-1.DOC模拟电子技术课程教案授课题目:第一章半导体基础知识教学目的、要求:要知道:N型和P型半导体区别、PN结和二极管的正偏和反偏概念及单向导电性特点、硅和错二极管阈值电压和正向导通电压、温度对反向饱和电流的影响、光电及变容二极管以及倍压整流使用要点。会画出:单和桥式整流电容滤波电路、二极管及稳压管限幅电路输出波形会计算:理想和恒压模型的二极管电路参数;单相桥式整流及电容滤波电路的输出电压;变压器、二极管、滤波电容等参数;LED电路中的限流电阻。会确定选用二极管、稳压管所依据的主耍参数会判断二极管的导通截止状态、万用表测二极管会分析单相桥式整流及电容滤波电路屮故障原因1、 PN结的单向导电性;2、 PN结的伏安特性;3、 二极管的伏安特性、单向导电性;4、 二极管理想模型和恒压降模型的应用方法5、 交流通路和点流通路的画法难点1、 半导体的导电机理:两种载流子参与导电;2、 掺杂半导体中的多了和少了3、 PN结的形成:4、 二极悸理想模型和恒压降模型的应用5、 二极管的箝位、限幅应用教学方法与手段:木讲宜教师讲授。用多媒体演示半导体的结构、导电机理、I、结的形成过程及其伏安特性等,便于学生理解和掌握;用多媒体演示二极管的结构、伏安特性以及温度对二极管特性的彩响等,便于V牛理解和掌握。课堂教学时间分配:6学时教学基本内容:、 半导体及其导电性能根据物体的导电能力的不同,电工材料可分为三类:导体、半导体和绝缘体。半导体可以定义为导电性能介于导体和绝缘体Z间的电工材料,半导体的电阻率为i(r〜10旳Q・cm。典型的半导体冇硅Si和错Go以及神化镣GaAs等。半导体的导电能力在不同的条件下有很人的差别:当受外界热和光的作用时,它的导电能力明显变化;往纯净的半导体屮掺入某些特定的杂质元素时,会使它的导电能力具有可控性;这些特殊的性质决定了半导体可以制成各种器件。2、 木征半导体的结构及其导电性能本征半导体是纯净的、没有结构缺陷的半导体单品。%,常称为“九个9”,它在物理结构上为共价键、呈单晶体形态。在热力学温度零度和没有外界激发时,本征半导体不导电。3、 半导体的木征激发与复合现象当导体处于热力学温度0K时,导体中没有口由电子。当温度升高或受到光的照射时,价电了能量增高,冇的价电了可以挣脱原了核的束缚而参与导电,成为自由电了。这一现彖称为本征激发(也称热激发)。因热激发而出现的口由电子和空穴是同吋成对出现的,称为电子空穴对。游离的部分白由电子也可能回到空穴屮去,称为复合。在一•定温度下本征激发和复合会达到动态平衡,此吋,载流子浓度一定,且自山电子数和空穴数相等。4、 半导体的导电机理自由电了的定向运动形成了电了电流,空穴的定向运动也可形成空穴电流,因此,在半导体屮有H由电子和空穴两种承载电流的粒子(即载流子),这是半导体的特殊性质。空穴导电的实质是:和邻原子中的价电子(共价键中的朿缚电子)依次填补空穴而形成电流。山于电子带负电,而电子的运动与空穴的运动方向相反,因此认为空穴带正电。5、 杂质半导体掺入杂质的木征半导体称为杂质半导体。杂质半导体是半导体器件的基木材料。在木征半导体屮掺入五价元素(如磷),就形成N型(电了型)半导体;掺入三价元素(如硼、傢、锢等)就形成P型(空穴型)半导体。杂质半导体的导电性能与其掺杂浓度和温度有关,掺杂浓度越人、温度越高,其导电能力越强。在N型半导体中,电了是多数载流了,空穴是少数载流了。多子(自由电子)的数屋=正离子数+少子(空穴)的数量在P型半导体中,空穴是多数载流子,电了是少数载流子。多子(空穴)的数量=负离子数+少子(白由电子)的数量6、 PN结的形成及其单向导电性半导体中的载流子有两种有序运动:载流子在浓度差作用下的扩散运动和电场作用下的漂移运动。同一块半导体单晶上形成P型和N型半导体区域,在这两个区域的交界处,当多了扩散与少了漂移达到动态平衡时,空间电荷区(亦称为耗尽层或势垒区)的宽度基木上稳定下来,P"结就形成了。当P区的电位高于N区的电位时,称为加正向电压(或称为正向偏置),此时,PN结导通,呈现低电阻,流过mA级电流,相当于开关闭合;当N区的电位高于P区的电位时,称为加反向电压(或称为反向偏置),此时,PN结截止,呈现高电阻,流过UA级电流,相当于开关断开。PN结是半导体的基本结构单元,其基本特性是单向导电性:即当外加电压极性不同时,PN结表现出截然不同的导电性能。PN结加正向电压时,呈现低电阻,具冇较大的正向扩散电流;PN结加反向电压时,呈现高电阻,具有很小的反向漂移电流。这正是PN结具有单向导电性的具体表现。7、 PN结伏安特性PN结伏安特性方程: ' 丿式中:人为反向饱和电流;"为温度