二極管基本認識

1、第5單元二極管課題項目四二極管知識課時4學時1、常用二極管的外形特征。教學內(nèi)容2、常用二極管的基本功能。3、二極管常用參數(shù)及檢測1、認知目標：認識半導體，了解PN結(jié)的原理及結(jié)構(gòu)和掌握二極管伏安特性。教學目標2、技能目標：掌握用萬用表判別二極管的極性和好壞的方法，掌握二極管基本分析方法教學重點教學難點教學方法3、情感目標：通過對二極管基本知識的學習，提咼把知識轉(zhuǎn)化為技術(shù)的意識，今后在實驗過程中培養(yǎng)認真的態(tài)度，把理論轉(zhuǎn)化為實踐。二極管伏安特性。使用萬用表檢測二極管的好壞和極性。學生活動設疑法、講解法、提問法、示范法、練習法教學過程一、創(chuàng)設意境，導入新課開始新課之前，先看一下幾個問題：1、我們常用的

2、電源有交流電、直流電，那我們需要的直流電怎么得來？2、半導體是什么？半導體二極管有哪些特性？今天，我們將學習一種新的元器件，學過之后你就會明白上面的問題。二、新課內(nèi)容（一）半導體知識部分1. 半導體概述半導體是個熟悉的名詞，但是什么是半導體呢？自然界的物質(zhì)按導電能力的強弱可分為如下幾類：一類是導電能力特別強的物質(zhì)叫導體（如銀、銅、鋁等）導體的電阻率通常在10-810-5Qm。另一類是導電能力非常差，幾乎可以看成不能導電的物質(zhì)，叫絕緣體（如塑料、橡膠、陶瓷等），絕緣體的電阻率通常在1081016Q.m。還有一類是半導體，其導電能力介于導體和絕緣體之間（如鍺、硅、砷化鎵等）叫半導體，半導體的電阻率

3、通常在10-4107Q.m。2. 半導體特性半導體除了在導電能力方面與導體和絕緣體不同外，它還具有不同于其它物質(zhì)的特點，例如，當半導體受到外界光和熱的照射時，或摻入某些雜質(zhì)時其導電能力將發(fā)生顯著的變化。這個特點說明，半導體的導電機構(gòu)必然不同于其它物質(zhì)。半導體特性：*1、半導體的導電能力介于導體與絕緣體之間。2、在一定溫度下，本征半導體因本征激發(fā)而產(chǎn)生自由電子和空穴對，故其有一定的導電能力。*3、本征半導體的導電能力主要由溫度決定；雜質(zhì)半導體的導電能力主要由所摻雜質(zhì)的濃度決定。4、P型半導體中空穴是多子，自由電子是少子。N型半導體中自由電子是多子，空穴是少子。*5、半導體的導電能力與溫度、光強、

4、雜質(zhì)濃度和材料性質(zhì)有關(guān)。3半導體結(jié)構(gòu)（了解方式學習）在電子學中，用得最多的半導體是硅和鍺，硅和鍺的外層電子都是4個，都是四價元素。與相鄰四個原子分別用四個共價鍵相連，形成原子有規(guī)律地整齊排列的結(jié)構(gòu)，稱為晶體結(jié)構(gòu)，這就是晶體管的來由。本來外層電子受共價鍵束縛，但是少數(shù)電子獲得一定的動能才能掙脫共價鍵的束縛成為自由電子。在電子掙脫共價鍵的束縛成為自由電子后，共價鍵中就留下一個空位，這個空位叫做空穴。于是半導體可以導電，但是在常溫下只有極少電子能稱為自由電子，所以導電能力較弱。完全純凈的、結(jié)構(gòu)完整的半導體晶體稱為本征半導體。但是本征半導體易受溫度的影響，而且導電能力差，不能直接使用在電子線路中，必須

5、利用摻雜特性制作雜質(zhì)半導體。在硅（或鍺）晶體中摻入微量的五價元素P,磷原子的5個價電子中有4個電子和硅原子組成共價鍵，多出一個電子很容易脫離原子核的束縛而成為自由電子，同時磷原子也就成為帶正電的離子。這樣，由于磷元素的摻入，使硅晶體中自由電子的數(shù)目大大增加。當然硅原子由于熱激發(fā)也產(chǎn)生少量的電子一空穴對。這種半導體的導電主要是靠電子，所以稱它為電子半導體，簡稱N型半導體。本征半導體中空穴和自由電子成對出現(xiàn)，但是在雜質(zhì)半導體中不同，略講多子和少子概念。在硅（或鍺）晶體中摻入微量的三價元素B，硼原子有3個價電子，它與硅原子組成共價鍵時缺少一個價電子而形成一個空穴，空穴的濃度比電子的濃度大得多。這種半

6、導體的導電主要是靠空穴，所以稱它為空穴半導體，簡稱P型半導體。4.PN結(jié)原理（1）PN結(jié)的形成在同一片半導體基片上，分別制造P型半導體和N型半導體，經(jīng)過載流子的擴散，在它們的交界面處就形成了PN結(jié)。PN結(jié)是多數(shù)載流子的擴散運動和少數(shù)載流子的漂移運動相較量，最終達到動態(tài)平衡的必然結(jié)果，相當于兩個區(qū)之間沒有電荷運動，空間電荷區(qū)的厚度固定不變。P型半導休N型半導體（2）PN結(jié)的單向?qū)щ娦訮N結(jié)的偏置PN結(jié)加上正向電壓（正向偏置）的意思都是：P區(qū)加正、N區(qū)加負電壓。PN結(jié)加上反向電壓（反向偏置）的意思都是：P區(qū)加負、N區(qū)加正電壓。PN結(jié)正偏V一燮萍卜一K半毀0-；矗1一電rHF彳更用|M1IJI（少數(shù)

7、1:Q0；：網(wǎng)鬲fii兩卜也靖IJ團1.1.5PN結(jié)正向體直S1.1.7PN諸反向詡魚如上圖1.1.6所示，當PN結(jié)正偏時，外加電源形成的電場加強了載流子的擴散運動，削弱了內(nèi)電場，耗盡層變薄，因而多子的擴散運動形成了較大的擴散電流。用流程圖表述如下：PN結(jié)正偏外電場削弱內(nèi)電場耗盡層變薄擴散運動漂移運動多子擴散運動形成正向電流。PN結(jié)的反偏在PN結(jié)加反向偏置時，如圖1.1.7所示，外加電源形成的外電場加強了內(nèi)電場，多子的擴散運動受到阻礙，耗盡層變厚；少子的漂移運動加強，形成較小的漂移電流。其過程表述如下：PN結(jié)反偏外電場加強內(nèi)電場耗盡層變厚擴散運動漂移運動少子漂移運動形成反向電流。綜上所述：1）

8、PN結(jié)加正向電壓時，具有較大的正向擴散電流，呈現(xiàn)低電阻，PN結(jié)導通：2）PN結(jié)加反向電壓時，具有很小的反向漂移電流，呈現(xiàn)高電阻，PN結(jié)截止。（二）二極管的特性及主要參數(shù)1、半導體二極管的結(jié)構(gòu)和符號形成PN結(jié)的P型半導體和N型半導體上，分別引出兩根金屬引線，并用管殼封裝，就制成二極管。其中從P區(qū)引出的線為正極，從N區(qū)引出的線為負極。二極管的結(jié)構(gòu)外形及在電路中的文字符號如圖1.2.1所示。在圖1.2.1(b)所示電路符號中，箭頭指向為正向?qū)娏鞣较?，二極管常見的封裝形式如圖1.2.2所示。E1.2.1二損皆的苻號頁曉L.22二接無的常兄封婁形式2、二極管的伏一安特性半導體二極管的核心是PN結(jié)，它

9、的特性就是PN結(jié)的單向?qū)щ娞匦浴３＠梅话蔡匦郧€來形象地描述二極管的單向?qū)щ娦?。所謂伏安特性，是指二極管兩端電壓和流過二極管電流的關(guān)系，可用電路圖來測量。若以電壓為橫坐標，電流為縱坐標，用作圖法把電壓、電流的對應值用平滑曲線連接起來，就構(gòu)成二極管的伏一安特性曲線，如圖1.2.3所示(圖中虛線為鍺管的伏一安特性，實線為硅管的伏一安特性)，下面以二極管的伏一安特性曲線加以說明。3、正向特性當二極管兩端加正向電壓時，就產(chǎn)生正向電流，正向電壓較小時，正向電流極小(幾乎為零)，這一部分稱為死區(qū)，相應的A(A)點的電壓命名為死區(qū)電壓。-9-圈1.23二樓智伏一戲特隹曲踐二極管正向?qū)〞r，要特別注意它的

10、正向電流不能超過最大值，否則將燒壞PN結(jié)。4、反向特性當二極管兩端加上反向電壓時，在開始很大范圍內(nèi)，二極管相當于非常大的電阻，反向電流很小，且不隨反向電壓而變化。此時的電流稱之為反向飽和電流，如圖1.2.3中0C（或OC）段所示。5、反向擊穿特性二極管反向電壓加到定數(shù)值時，反向電流急劇增大，這種現(xiàn)象稱為反向擊穿。此時的電壓稱為反向擊穿電壓用表示，如圖1.2.3中CD（或CD）段所示。6、死區(qū)電壓：鍺0.2V硅0.5V7、導通電壓降：鍺一一0.3V硅0.7V8、半導體二極管的主要參數(shù)和分類基本參數(shù)：最大整流電流最大整流電流是指二極管長期工作時，允許通過的最大平均電流使用正向平均電流能超過此值，否

11、則二極管會擊穿。最大反向工作電壓最大反向工作電壓是指二極管正常工作時，所承受的最高反向電壓（峰值）。通常手冊上給出的最大反向工作電壓是擊穿電壓的一半左右。二極管的直流電阻二極管的直流電阻指加在二極管兩端的直流電壓與流過二極管的直流電流的比值。二極管的正向電阻較小，約為幾歐到幾千歐；反向電阻很大，一般可達零點幾兆歐以上。最高工作頻率最高工作頻率是指二極管正常工作時上、下限頻率，它的大小與PN結(jié)的結(jié)電容有超過此值，二極管單向?qū)щ娞匦宰儾?。四、課堂小結(jié)這次課的重點：1、二極管結(jié)構(gòu)及其單向?qū)щ娦?、死區(qū)電壓：鍺0.2V硅0.5V3、導通電壓降：鍺0.3V硅0.7V4、一極管反向電壓加到定數(shù)值時，反向電

12、流急劇增大，這種現(xiàn)象稱為反向擊穿五、課后作業(yè)1、課本P93頁電容器實驗2、上網(wǎng)了解二極管的類型及應用。六、開拓思維，同時提出新的問題二極管在電子產(chǎn)品中應用非常廣泛，那同學們想一下我們的手機電源、電腦電源等其他電源中需要的直流電源怎么得來，常用電源指示燈是什么？課后反思第5單元二極管課題項目四特殊二極管、二極管的檢測及應用課時4學時教學內(nèi)容穩(wěn)壓二極管、發(fā)光二級管及光電二極管的基本知識教學目標1、認知目標：穩(wěn)壓二極管、發(fā)光二級管及光電二極管的特點2、技能目標：學習二極管極性檢測、二極管好壞的檢測和特殊二極管的應用3、情感目標：通過對特殊二極官基本知識的學習，提咼把知識轉(zhuǎn)化為技術(shù)的意識，今后在實驗過

13、程中培養(yǎng)認真的態(tài)度，把理論轉(zhuǎn)化為實踐。教學重點1、學習二極管極性檢測2、學習二極管好壞的檢測教學難點1、二極管的檢測2、二極管的應用教學方法設疑法、講解法、提問法、示范法、練習法教學過程學生活動一、創(chuàng)設意境，導入新課新課導入：二極管大家已經(jīng)知道是什么電子器件，那么如果拿來個二極管，如何知道它的正負極？二極管的好壞該怎樣檢測？這一系列使用前應該做的準備都是必須有的，現(xiàn)在我們就來學習他的檢測方法！二、新課內(nèi)容（一）穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路利用穩(wěn)壓二極管在反向擊穿特性來實現(xiàn)穩(wěn)壓。下面簡要介紹穩(wěn)壓二極管基本知識。1、穩(wěn)壓二極管的工作特性穩(wěn)壓二極管簡稱穩(wěn)壓管，它的伏一安特性曲線和在電路中的符號如圖1.4.1所

14、示。穩(wěn)壓管和普通二極管正向特性相同，不同的是反向擊穿電壓較低，且擊穿特性陡峭，這說明反向電流在較大范圍內(nèi)變化時，擊穿電壓基本不變，穩(wěn)壓管正疋利用反向擊穿特性來實現(xiàn)穩(wěn)壓的，此時擊穿電壓稱為穩(wěn)定工作電壓，用UZ表示。P國1.4.2題壓二按皆歩物圈田1.4.1碼圧皆伏安特性抽線和苻號2、穩(wěn)壓管的主要參數(shù)(1) 穩(wěn)定電壓U穩(wěn)定電壓U即反向擊穿電壓。由于擊穿電壓與制造工藝、環(huán)境溫度和工作電Z流有關(guān)，手冊中只能給出某一型號的穩(wěn)壓范圍。(2) 穩(wěn)定電流I穩(wěn)定電流I是指穩(wěn)壓管工作至穩(wěn)定狀態(tài)時流過的電流。當穩(wěn)壓管穩(wěn)定電流Z小于最小穩(wěn)定電流時，沒有穩(wěn)定作用；大于最大穩(wěn)定電流時，管子因過流而損壞。穩(wěn)壓管由于受熱而擊

15、穿。萬形團感問H1+.3茨光二撥宙的奔號科外曲(二) 發(fā)光二極管與光電二極管1、發(fā)光二極管發(fā)光二極管是一種把電能變成光能的器件，由磷化鎵、砷化鎵等半導體材料制成，電路符號見圖1.4.3，當給發(fā)光二極管加上偏壓，有一定的電流流過時二極管就會發(fā)光，這是由于PN結(jié)的電子和空穴直接復合放出能量的結(jié)果。 顏色：發(fā)光二極管的種類按發(fā)光的顏色可分為：紅色、藍色、黃色、綠色和無色 正負極：管腳引線較長者為正極，較短者為負極。 不同顏色發(fā)光二級管工作電壓：發(fā)光二極管工作時導通電壓比普通二極管大，其工作電壓隨材料不同而不同，一般為1.7v2.4v。普通綠、紅、黃二極管工作電壓約為2v，白色發(fā)光二極管電壓通常高于2

16、.4v；藍色發(fā)光二極管工作電壓一般高于3.3v。發(fā)光二極管的工作電流一般為2mA25mA。發(fā)光二極管廣泛應用于各種電子儀器儀表、計算機、電視機的電源指示和信號指示，還可以做成七段譯碼顯示器等。2、光電二極管光電二極管又叫光敏二極管，外形如圖1.4.5。光電二極管也是由一個PN結(jié)構(gòu)成，但是它的PN面積較大，通過管殼上的一個玻璃來接收入射光。它是利用PN在施加反向電壓時，在光線照射下反向電阻由大變小來工作的，其工作電路如1.4.4。光電二極管可用于光測量、光電控制等方面，如遙控接收器、光纖通訊、激光頭中都用到光電二極管。冏1.44光電二碾百龐用電踣氏國14.5%電二廉昏蚪旳國（三）二極管的檢測與應

17、用1、二極管的識別二極管正負極、規(guī)格、功能和制造材料一般可以通過管殼上的標志和查閱手冊（本章內(nèi)容后附有實用資料）來判斷，如IN4001通過殼上的標志可判斷正負極,查閱手冊可知它是整流管，參數(shù)是1A/50V;2CW15查閱手冊可知它是N型硅材料穩(wěn)壓管。如果管殼上無符號或標志不清，就需要用萬用表來檢測。2、二極管的檢測二極管的檢測主要是判斷其正負極和質(zhì)量好壞。基本方法：3劇正向電咀Z測反向電詛H15.1二很音的抿性判斷（1）選檔位將萬用表量程調(diào)至RX100Q或RX1KQ檔（一般不用RX1Q檔，因其電流較大，而RX10K檔電壓過高管子易擊穿）測電阻將兩表筆分別接觸二極管兩個電極，測得一個電阻值，交換一次電極再測一次，從而得到兩個電阻值。正向電阻V5KQ反向電阻500KQ，如圖1.5.1所示。(3) 問題分析性能好的二極管，一般反向電阻比正向電阻大幾百倍。 如兩次測得的正、反向電阻很小或等于零，則說明管子內(nèi)部已擊穿或短路; 如果正、反向電阻均很大或接近無