半導(dǎo)體二極管

1、.課題1.1半導(dǎo)體二極管課型新課授課班級(jí)授課時(shí)數(shù)2教學(xué)目標(biāo)1熟識(shí)二極管的外形和符號(hào)。2掌握二極管的單向?qū)щ娦浴?理解二極管的伏安特性、理解二極管的主要參數(shù)。教學(xué)重點(diǎn)二極管的單向?qū)щ娦?。教學(xué)難點(diǎn)二極管的反向特性。學(xué)情分析教學(xué)效果教后記精品.新課a引入自然界中的物質(zhì)，按導(dǎo)電能力的不同，可分為導(dǎo)體和絕緣體。人們又發(fā)現(xiàn)還有一類(lèi)物質(zhì)，它們的導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體和絕緣體之間，那就是半導(dǎo)體。b新授課1.1半導(dǎo)體二極管1.1.1什么是半導(dǎo)體1半導(dǎo)體：導(dǎo)電能力隨著摻入雜質(zhì)、輸入電壓（電流）、溫度和光照條件的不同而發(fā)生很大變化，人們把這一類(lèi)物質(zhì)稱(chēng)為半導(dǎo)體。2載流子：半導(dǎo)體中存在的兩種攜帶電荷參與導(dǎo)電的“粒子”。（1）

2、自由電子：帶負(fù)電荷。（2）空穴：帶正電荷。特性：在外電場(chǎng)的作用下，兩種載流子都可以做定向移動(dòng)，形成電流。3n型半導(dǎo)體：主要靠電子導(dǎo)電的半導(dǎo)體。即：電子是多數(shù)載流子，空穴是少數(shù)載流子。4p型半導(dǎo)體：主要靠空穴導(dǎo)電的半導(dǎo)體。即：空穴是多數(shù)載流子，電子是少數(shù)載流子。1.1.2pn結(jié)1pn結(jié)：經(jīng)過(guò)特殊的工藝加工，將p型半導(dǎo)體和n型半導(dǎo)體緊密地結(jié)合在一起，則在兩種半導(dǎo)體的交界面就會(huì)出現(xiàn)一個(gè)特殊的接觸面，稱(chēng)為pn結(jié)。2實(shí)驗(yàn)演示（1）實(shí)驗(yàn)電路（2）現(xiàn)象所加電壓的方向不同，電流表指針偏轉(zhuǎn)幅度不同。（3）結(jié)論pn結(jié)加正向電壓時(shí)導(dǎo)通，加反向電壓時(shí)截止，這種特性稱(chēng)為pn結(jié)的單向?qū)щ娦浴?反向擊穿：pn結(jié)兩端外加的反

3、向電壓增加到一定值時(shí)，反向電流急劇增大，稱(chēng)為pn結(jié)的反向擊穿。（講解）（引入實(shí)驗(yàn)電路，觀察現(xiàn)象）精品.4熱擊穿：若反向電流增大并超過(guò)允許值，會(huì)使pn結(jié)燒壞，稱(chēng)為熱擊穿。5結(jié)電容pn結(jié)存在著電容，該電容稱(chēng)為pn結(jié)的結(jié)電容。1.1.3半導(dǎo)體二極管利用pn結(jié)的單向?qū)щ娦裕梢杂脕?lái)制造一種半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體二極管。1半導(dǎo)體二極管的結(jié)構(gòu)和符號(hào)（1）結(jié)構(gòu)：由于管芯結(jié)構(gòu)不同，二極管又分為點(diǎn)接觸型（如圖a）、面接觸型（如圖b）和平面型（如圖c）。（2）符號(hào)：如圖所示，箭頭表示正向?qū)娏鞯姆较颉?二極管的特性二極管的導(dǎo)電性能由加在二極管兩端的電壓和流過(guò)二極管的電流來(lái)決定，這兩者之間的關(guān)系稱(chēng)為二極管的伏安特性。硅

4、二極管的伏安特性曲線(xiàn)如圖所示。（展示各種二極管）（引導(dǎo)分析伏安特性）精品.（1）正向特性（二極管正極電壓大于負(fù)極電壓） 死區(qū)：當(dāng)正向電壓較小時(shí)，正向電流極小，二極管呈現(xiàn)很大的電阻，如圖中oa段，通常把這個(gè)范圍稱(chēng)為死區(qū)。死區(qū)電壓：硅二極管0.5 v左右，鍺二極管0.1 v 0.2 v。 正向?qū)ǎ寒?dāng)外加電壓大于死區(qū)電壓后，電流隨電壓增大而急劇增大，二極管導(dǎo)通。導(dǎo)通電壓：硅二極管0.6 v 0.7 v，鍺二極管0.2 v 0.3 v。（2）反向特性（二極管負(fù)極電壓大于正極電壓） 反向飽和電流：當(dāng)加反向電壓時(shí)，二極管反向電流很小，而且在很大范圍內(nèi)不隨反向電壓的變化而變化，故稱(chēng)為反向飽和電流。 反向擊

5、穿：若反向電壓不斷增大到一定數(shù)值時(shí)，反向電流就會(huì)突然增大，這種現(xiàn)象稱(chēng)為反向擊穿。普通二極管不允許出現(xiàn)此種狀態(tài)。由二極管的伏安特性可知，二極管屬于非線(xiàn)性器件。3半導(dǎo)體二極管的主要參數(shù)（1）最大整流電流：二極管長(zhǎng)時(shí)間工作時(shí)允許通過(guò)的最大直流電流。（2）最高反向工作電壓：二極管正常使用時(shí)允許加的最高反向電壓。（講解）練習(xí)1晶體二極管加一定的_電壓時(shí)導(dǎo)通，加_電壓時(shí)_，這一導(dǎo)電特性稱(chēng)為二極管的_特性。2二極管導(dǎo)通后，正向電流與正向電壓呈_關(guān)系，正向電流變化較大時(shí)，二極管兩端正向壓降近似于_，硅管的正向壓降為_(kāi)v，鍺管約為_(kāi)v。小結(jié)1pn結(jié)具有單向?qū)щ娦浴?用pn結(jié)可制成二極管。符號(hào)如圖所示。3二極管的

6、伏安特性分正向特性和反向特性?xún)刹糠?。布置作業(yè)p22習(xí)題一1-1，1-2，1-3，1-4，1-5。精品.課題1.2半導(dǎo)體三極管課型新課授課班級(jí)授課時(shí)數(shù)2教學(xué)目標(biāo)1掌握三極管的結(jié)構(gòu)、分類(lèi)和符號(hào)。2理解三極管的電流放大作用。3掌握三極管的基本連接方式。教學(xué)重點(diǎn)三極管的結(jié)構(gòu)、分類(lèi)、電流放大作用。教學(xué)難點(diǎn)三極管的電流放大作用。學(xué)情分析教學(xué)效果教后記精品.新課a引入在半導(dǎo)體器件中，有一種廣泛應(yīng)用于各種電子電路的重要器件，那就是半導(dǎo)體三極管，通常也稱(chēng)為晶體管。b新授課1.2半導(dǎo)體三極管1.2.1半導(dǎo)體三極管的基本結(jié)構(gòu)與分類(lèi)1結(jié)構(gòu)及符號(hào)pnp型及npn型三極管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及符號(hào)如圖所示。三區(qū)：發(fā)射區(qū)、基區(qū)、集電

7、區(qū)。三極：發(fā)射極e、基極b、集電極c。兩結(jié)：發(fā)射結(jié)、集電結(jié)。實(shí)際上發(fā)射極箭頭方向就是發(fā)射結(jié)正向電流方向。2分類(lèi)：（1）按半導(dǎo)體基片材料不同：npn型和pnp型。（2）按功率分：小功率管和大功率管。（3）按工作頻率分：低頻管和高頻管。（4）按管芯所用半導(dǎo)體材料分：鍺管和硅管。（5）按結(jié)構(gòu)工藝分：合金管和平面管。（6）按用途分：放大管和開(kāi)關(guān)管。3外形及封裝形式三極管常采用金屬、玻璃或塑料封裝。常用的外形及封裝形式如圖所示。（介紹，參考教材）（展示各種二極管）精品.1.2.2三極管的電流放大作用1三極管各電極上的電流分配（1）實(shí)驗(yàn)電路（2）實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表1-1三極管三個(gè)電極上的電流分配00.010.02

8、0.030.040.050.010.561.141.742.332.910.010.571.161.772.372.96（3）結(jié)論：三極管的電流分配規(guī)律：發(fā)射極電流等于基極電流和集電極電流之和。2三極管的電流放大作用由上述實(shí)驗(yàn)可得結(jié)論：基極電流的微小變化控制了集電極電流較大的變化，這就是三極管的電流放大原理。注意：（1）三極管的電流放大作用，實(shí)質(zhì)上是用較小的基極電流信號(hào)控制集電極的大電流信號(hào)，是（講解實(shí)驗(yàn)電路，分析數(shù)據(jù)）（學(xué)生討論完成）（講解）精品.“以小控大”的作用。（2）要使三極管起放大作用，必須保證發(fā)射結(jié)加正向偏置電壓，集電結(jié)加反向偏置電壓。1.2.3三極管的基本連接方式利用三極管的電流

9、放大作用，可以用來(lái)構(gòu)成放大器，其方框圖如圖所示。三極管在構(gòu)成放大器時(shí)，有三種基本連接方式：1共發(fā)射極電路（ce）：把三極管的發(fā)射極作為公共端子。2共基極電路（cb）：把三極管的基極作為公共端子。3共集電極電路（cc）：把三極管的集電極作為公共端子。（引導(dǎo)學(xué)生閱讀教材）練習(xí)1三極管的放大作用的實(shí)質(zhì)是_電流對(duì)_電流的控制作用。2三極管的電流分配關(guān)系是怎樣的？3如何理解三極管的電流放大作用？精品.小結(jié)1三極管是一種有三個(gè)電極、兩個(gè)pn結(jié)和兩種結(jié)構(gòu)形式（npn和pnp）的半導(dǎo)體器件。2三極管內(nèi)電流分配關(guān)系為：。3三極管實(shí)現(xiàn)放大作用的條件是：三極管的發(fā)射結(jié)要加正向電壓，集電結(jié)要加反向電壓。4三極管有三種

10、基本連接方式：共發(fā)射極電路、共基極電路和共集電極電路。布置作業(yè)p23習(xí)題一1-6。精品.課題1.2半導(dǎo)體三極管課型新課授課班級(jí)授課時(shí)數(shù)2教學(xué)目標(biāo)1掌握三極管的特性曲線(xiàn)和主要參數(shù)。2掌握三極管的測(cè)試方法。3了解片狀三極管。教學(xué)重點(diǎn)1三極管的特性曲線(xiàn)和主要參數(shù)。2三極管的測(cè)試方法。教學(xué)難點(diǎn)三極管的特性曲線(xiàn)和主要參數(shù)。學(xué)情分析教學(xué)效果教后記精品.新課a新授課1.2.4三極管的特性曲線(xiàn)1輸入特性曲線(xiàn)輸入特性：在一定條件下，加在三極管基極與發(fā)射極之間的電壓和它產(chǎn)生的基極電流之間的關(guān)系。（1）實(shí)驗(yàn)電路改變可改變，一定后，改變可得到不同的和。（2）輸入特性曲線(xiàn)三極管的輸入特性曲線(xiàn)與二極管的十分相似，當(dāng)大于導(dǎo)

11、通電壓時(shí)，三極管才出現(xiàn)明顯的基極電流。導(dǎo)通電壓：硅管0.7 v，鍺管0.2 v。2輸出特性曲線(xiàn)輸出特性：在一定條件下，集電極與發(fā)射極之間的電壓與集電極電流之間的關(guān)系。（1）實(shí)驗(yàn)電路先調(diào)節(jié)，使為一定值，再調(diào)節(jié)得到不同的和值。（2）輸出特性曲線(xiàn)（引導(dǎo)觀察電路）（引導(dǎo)觀察電路）（分析，講解）精品. 截止區(qū)：= 0以下的區(qū)域。a發(fā)射結(jié)和集電結(jié)均反向偏置，三極管截止。b = 0，0，即為，穿透電流。c三極管發(fā)射結(jié)反偏或兩端電壓為零時(shí)，為截止。 放大區(qū)：指輸出特性曲線(xiàn)之間間距接近相等，且互相平行的區(qū)域。a與成正比增長(zhǎng)關(guān)系，具有電流放大作用。b恒流特性：大于1 v左右以后，一定，不隨變化，恒定。c發(fā)射結(jié)正偏

12、，集電結(jié)反偏，三極管處于放大狀態(tài)。d電流放大倍數(shù) 飽和區(qū)：指輸出特性曲線(xiàn)靠近左邊陡直且互相重合的曲線(xiàn)與縱軸之間的區(qū)域。a不隨的增大而變化，這就是所謂的飽和。b飽和時(shí)的值為飽和壓降，：硅管為0.3 v，鍺管為0.1 v。c發(fā)射結(jié)、集電結(jié)都正偏，三極管處于飽和狀態(tài)。 總結(jié)：截止區(qū)：發(fā)射結(jié)和集電結(jié)均反偏。放大區(qū)：發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏。飽和區(qū)：發(fā)射結(jié)和集電結(jié)均正偏。3三極管的主要參數(shù)（1）共射極電流放大系數(shù) 用 b 表示，選用管子時(shí)，b 值應(yīng)恰當(dāng)，一般說(shuō)來(lái)，b 值太大的管子工作穩(wěn)定性差。（2）極間反向飽和電流 集電極-基極反向飽和電流。 集電極-發(fā)射極反向飽和電流。兩者關(guān)系：=（1+b）（3）極限參

13、數(shù) 集電極最大允許電流（分析，講解）（學(xué)生討論完成）（講解）精品.當(dāng)過(guò)大時(shí)，電流放大系數(shù) b 將下降。在技術(shù)上規(guī)定，b 下降到正常值的2/3時(shí)的集電極電流稱(chēng)集電極最大允許電流。 反向擊穿電壓當(dāng)基極開(kāi)路時(shí)，集電極與發(fā)射極之間所能承受的最高反向電壓。當(dāng)發(fā)射極開(kāi)路時(shí)，集電極與基極之間所能承受的最高反向電壓。當(dāng)集電極開(kāi)路時(shí)，發(fā)射極與基極之間所能承受的最向反向電壓。 集電極最大允許耗散功率在三極管因溫度升高而引起的參數(shù)變化不超過(guò)允許值時(shí)，集電極所消耗的最大功率稱(chēng)集電極最大允許耗散功率。三極管應(yīng)工作在三極管最大損耗曲線(xiàn)圖中的安全工作區(qū)。三極管最大損耗曲線(xiàn)如圖所示。1.2.5三極管的簡(jiǎn)易測(cè)試1用萬(wàn)用表判別三

14、極管的管型和管腳（1）萬(wàn)用表置于“r 1 k”擋或“r 100”擋。（2）方法： 黑表筆和三極管任一管腳相連，紅表筆分別和另外兩個(gè)管腳相連測(cè)其阻值，若阻值一大一小，則將黑表筆所接的管腳調(diào)換重新測(cè)量，直至兩個(gè)阻值接近。如果阻值都很小，則黑表筆所接的為npn型三極管的基極。若測(cè)得的阻值都很大，則黑表筆所接的是pnp型三極管的基極。 若為npn型三極管，將黑紅表筆分別接另兩個(gè)引腳，用手指捏住基極和假設(shè)的集電極，觀察表針擺動(dòng)。再將假設(shè)的集電極和發(fā)射極互換，按上述方法重測(cè)。比較兩次表針擺幅，擺幅較大的一次黑表筆所接的管腳為集電極，紅表筆所接的管腳為發(fā)射極。 若為pnp型三極管，只要將紅表筆和黑表筆對(duì)換再

15、按上述方法測(cè)試即可。判斷三極管c腳和e腳示意圖如圖所示。（實(shí)物演示）精品.2判斷三極管的好壞（1）萬(wàn)用表：“r 1 k”擋或“r 100”擋。（2）方法：分別測(cè)量三極管集電結(jié)與發(fā)射結(jié)的正向電阻和反向電阻，只要有一個(gè)pn結(jié)的正、反向電阻異常，就可判斷三極管已損壞。3判斷三極管 b 的大小將兩個(gè)npn管接入判斷三極管c腳和e腳的測(cè)試電路，萬(wàn)用表顯示阻值小的，則該管的 b 大。4判斷三極管的大小以npn型為例，用萬(wàn)用表測(cè)試c、e間的阻值，阻值越大，表示越小。1.2.6片狀三極管1片狀三極管的封裝（1）小功率三極管：額定功率在100 mw 200 mw的小功率三極管，一般采用sot-23形式封裝，如圖

16、所示。1基極，2發(fā)射極，3集電極。（2）大功率三極管：額定功率在1 w 1.5 w的大功率三極管，一般采用sot-89形式封裝。1基極，3發(fā)射極，2、4（內(nèi)部連接在一起）集電極。2帶阻片狀三極管在三極管的管芯內(nèi)加入一只或兩只偏置電阻的片狀三極管稱(chēng)帶阻片狀三極管。（1）帶阻片狀三極管內(nèi)部電路（引導(dǎo)學(xué)生閱讀教材）精品.（2）型號(hào)及極性表1-2部分帶阻片狀三極管型號(hào)和極性型號(hào)極性/型號(hào)極性/dta114yp10 kw/47 kwdtc114en10 kw/10 kwdta114ep100 kw/100 kwdtc124en22 kw/22 kwdta123yp2.2 kw/2.2 kwdtc114n

17、47 kw/47 kwdta143xp4.7 kw/22 kwdtc114wkn47 kw/22 kwdtc143xn4.7 kw/10 kwdtc114tn=10 kwdtc363en6.8 kw/6.8 kwdtc124tn=22 kw3復(fù)合雙三極管在一個(gè)封裝內(nèi)包含兩只三極管的新型器件。常見(jiàn)外型封裝形式如圖所示。sot36sot25um6練習(xí)1晶體三極管集電極電流過(guò)大，過(guò)小都會(huì)使其 b 值_。2三極管輸出特性曲線(xiàn)常用一族曲線(xiàn)表示，其中每一條曲線(xiàn)對(duì)應(yīng)一個(gè)特定的_。3三極管的輸出特性曲線(xiàn)是如何繪制的？小結(jié)1三極管的特性曲線(xiàn)表示管子各極電流與各極間的電壓的關(guān)系。包括輸入和輸出特性曲線(xiàn)。2三極管的

18、輸入特性曲線(xiàn)與普通二極管的伏安特性曲線(xiàn)相似。3三極管的輸出特性曲線(xiàn)，分為飽和區(qū)、放大區(qū)和截止區(qū)。布置作業(yè)p23習(xí)題一1-7，1-8，1-9，1-10。精品.課題1.3場(chǎng)效晶體管課型新課授課班級(jí)授課時(shí)數(shù)2教學(xué)目標(biāo)1了解場(chǎng)效晶體管結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和類(lèi)型。2理解場(chǎng)效晶體管電壓放大原理。教學(xué)重點(diǎn)1場(chǎng)效晶體管類(lèi)型、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和工作原理。2場(chǎng)效晶體管與三極管的比較。教學(xué)難點(diǎn)場(chǎng)效晶體管電壓放大原理。學(xué)情分析教學(xué)效果教后記精品.新課a引入半導(dǎo)體三極管是利用輸入電流控制輸出電流的半導(dǎo)體器件，稱(chēng)為電流控制型器件。場(chǎng)效晶體管是利用輸入電壓產(chǎn)生電場(chǎng)效應(yīng)來(lái)控制輸出電流的器件，稱(chēng)為電壓控制型器件。b新授課1.3場(chǎng)效晶體管1.3.1

19、結(jié)型場(chǎng)效晶體管1符號(hào)和分類(lèi)（1）電路符號(hào)和外形三個(gè)電極：漏極（d）、源極（s）、柵極（g），d和s可交換使用，電路符號(hào)和外形如圖所示。（2）分類(lèi)結(jié)型場(chǎng)效晶體管可分為p溝道和n溝道兩種。2電壓放大作用（1）放大電路（2）總結(jié)：場(chǎng)效晶體管共源極電路中，漏極電流受柵源電壓控制。場(chǎng)效晶體管是電壓控制器件，具有電壓放大作用。1.3.2絕緣柵場(chǎng)效晶體管柵極與漏、源極完全絕緣的場(chǎng)效晶體管，稱(chēng)絕緣柵場(chǎng)效晶體管。1電路符號(hào)和分類(lèi)四種場(chǎng)效晶體管的電路符號(hào)如圖所示。（引導(dǎo)觀察電路）（講解）精品.n溝道增強(qiáng)型p溝道增強(qiáng)型n溝道耗盡型 p溝道耗盡型 n溝道箭頭指向內(nèi)。溝道用虛線(xiàn)為增強(qiáng)型，用實(shí)線(xiàn)為耗盡型，n溝道稱(chēng)nmos管。 p溝道箭頭指向外。溝道用虛線(xiàn)為增強(qiáng)型，用實(shí)線(xiàn)為耗盡型，p溝道稱(chēng)pmos管。2結(jié)構(gòu)和工作原理以n溝道增強(qiáng)型mosfet為例。（1）結(jié)構(gòu) n型區(qū)引出兩個(gè)電極：漏極（d）、源極（s）。 在源區(qū)和漏區(qū)之間的襯底表面覆蓋一層很薄的絕緣層，再在絕緣層上覆蓋一層金屬薄層，形