职高二极管教学设计

职高二极管教学设计（精选8篇）

职高二极管教学设计篇1

篇一：二极管说课稿

一、说教材

我说课的内容是高等教育出版社出版的，由张龙兴主编的教材《电子技术基础》(第二版)中第一章第一节《半导体二极管》。本节是本章的重点，也是整本书的基础，打好基础很重要，就如盖房子，地基扎实，才能建起高楼大厦。这一节讲的基本概念比较多，比如半导体、空穴、载流子、N型半导体、P型半导体、PN结等等。因为构成物质的微观粒子看不见、摸不着，PN结的形成过程全靠想象，所以学生感到太抽象，不好接受，所以我考虑到用实验演示和多媒体动画演示来授课，以期达到良好的教学效果。

二、说教学目标及重难点

教学目标：

知识目标：

1、理解PN结的单向导电特性

2、掌握半导体二极管分类和基本结构，会识别二极管的型号

3、掌握半导体二极管正向特性和反向特性

技能目标：

正确使用万用表检测半导体二极管的极性、二极管的质量

情感目标：

注意理论联系实际，加强应用，注意培养学生的自学能力，开拓思路，激发学生的专业学习兴趣。

重点：

PN结的单向导电性和二极管的特性理解；

难点：

PN结是怎样形成的。

三、说学情

我们面对的是刚刚初中毕业来到中职学校的学生，他们大多基础薄弱，自学能力较差，是我们所说的学困生，他们面对这样一门全新的课程，可以说是困难重重，所以我在上这节课时特别注意到学生的这些特点，以实验为基础来引发学生的学习兴趣和学习热情。

四、说教法

讲授法、分组实验法

五、说实验器材

各种半导体二极管实物（发光二极管、整流二极管、大功率二极管、稳压二极管），MF47万用表10块，硅整流二极管1N4007 10只，锗二极管10只，试验板一块、3伏的直流电源一块

六、说课时：

2课时

七、说教学过程

第一课时

（一）、引入新课（5min）教师举例说明在日常生活中经常看到很多电器，如：电视机、计算机、音箱，DVD等。这些电器都是由各种各样的电子元件组成的。其中有一种非常重要的元件-------半导体二极管，这就是今天我们要学习的内容，板书：（1—1 半导体二极管）

引出问题：“什么是晶体二极管？”（让学生观察手中的二极管，感性认识二极管）

教师给出二极管的概念：一个PN结加上两个引出线和管壳就构成一个二极管。

那什么是PN结呢？

（二）、新课讲解

1、PN结（30分钟，其中讲解大约15--20min，学生分组测量大约10min）

（1）、介绍半导体二极管的定义由此引出半导体二极管材料——半导体的概念。（半导体：常温下，导电性能介于导体和绝缘体之间的材料，如：硅、锗等，它的导电性能可受控制，在半导体中掺入杂质或改变光照、温度可改变其导电性能。）

（2）、讲解P型和N型半导体材料的形成（3）、PN结的概念（将P型半导体和N型半导体经过特殊的加工工艺紧密结合在一起）

（4）、PN结的单向导电特性：用演示实验总结解释PN结的单向导电特性。

用发光二极管演示实验验证PN结的单向导电性，加深学生对PN结单向导电性的理解。同时让学生看看老师制作的课件，感受知识的实用性，激发学生的学习热情。

2、二极管的分类、结构（10min）

（1）、二极管的结构示意图及符号:

（2）、二极管的分类

篇二：完整电力电子技术教案

课题：

绪论第一章第一节电力二极管

课时：

2课时

教学目标：

1、了解什么是电力电子技术

2、电力二极管的结构与伏安特性

3、掌握掌握电力二极管的主要参数和使用

重点、难点：

电力二极管的伏安特性和主要参数

教具：

教材粉笔

教学方法：

讲授法

时间分配：

新授 80分钟小结 15分钟作业布置 5分钟

教学过程：

绪论

职高二极管教学设计篇2

关键词：DTS,激光二极管,雪崩三极管,触发信号

分布式光纤测温系统基于光的时域反射和背向拉曼散射温度效应成为先进的远距离温度监测系统[1]。该系统由驱动光源、激光二极管、光纤、光电转换器、高速A/D采集及数据处理五部分组成。激光二极管在驱动电源作用下产生激光注入光纤，光纤作为光的载体和传感元件，光电转换器把接收的散射及反射激光变换为电信号输出，经高速采集后进行数据处理。本文利用雪崩三极管设计了驱动电源。

1 激光二极管驱动电源的要求

当激光二极管工作在受激辐射状态且工作电流大于阈值电流时，光子获得净增益并在腔内振荡发射出激光，光输出功率随电流陡峻上升。由于反射和散射回来的光功率非常低，仅相当于入射光的10-7左右，经光电转换器转换成光电流后不过几微安，因此系统要求尽量高的入射光功率[2,3]。同时光脉冲的宽度直接影响了空间分辨率，1 m的空间分辨率需要的光脉冲脉宽要小于10 ns。因此激光二极管的驱动电源要满足几点要求：

(1）激光器产生的峰值功率为6 W，要求驱动电流在8.5 A左右，电流的稳定性提出了很高的要求。

(2）系统要求空间分辨率小于3 m，光脉冲宽度小于30 ns，脉冲的上升沿和下降沿都在5 ns以内。

(3）系统的测温时间越短越好，在综合考虑测温精度及测试距离的影响下，脉冲光的重复频率为3.65 k Hz。

(4）散热迅速，不累积热量，以免对激光管产生不可恢复的损坏。

目前产生纳秒级电脉冲的方法有数字电路、功率开关管、阶跃恢复二极管、闸流管和雪崩晶体管等[4,5,6,7]。数字电路产生纳秒脉冲一般由振荡源和整形电路组成，振荡源提供触发脉冲，整形电路在触发脉冲作用下产生输出脉冲的宽度，一般大于50 ns，并且电流幅值很低；MOS场效应管开关特性比较好，但是上升沿和下降沿也至少5 ns，输出电流也不能很大。阶跃恢复二极管利用阶跃恢复的特点来产生高速窄脉冲，可以产生脉冲宽度小于10 ns，幅值也能大于3 A，但是价格较高，具体的电路设计也有一定难度。

雪崩晶体管能同时提供快速响应和较大的峰值功率[8,9]，电路设计不复杂，广泛应用在大电流窄脉冲产生电路中，本设计采用了雪崩三极管。

2 雪崩三极管的选择

在晶体管的集电极加上比正常使用大许多倍的电压，使集电极的载流子被强电场加速而获得很大的能量，这些被加速的载流子与晶格发生碰撞产生新的电子-空穴对，这些电子-空穴对又被强电场加速，重复上述过程，流过集电极的电流便像“雪崩”一样迅速增长，这种现象被叫做晶体管的雪崩效应。具有雪崩效应的晶体管称为雪崩晶体管。NPN型雪崩三极管共发射极输出特性如图1所示。

雪崩管在雪崩区形成负阻特性，负阻区处于BUCEO与BUCBO之间，当电流再继续加大时，则会出现二次击穿现象，如图2所示。

雪崩晶体管在集电极-发射极端对外电路呈现电流控制的“S”型负阻特性，即内部存在强烈的正反馈。它与一般消耗能量的正阻相反，负阻在动态形式下可以存储与释放能量，这就是运用晶体管的雪崩特性产生大电流、高速脉冲的根本原因。

当雪崩过程发生时，集电极电流Ic与射极电流Ie之间的关系为：

式中：α为雪崩前晶体管的共基极电流增益；α*为雪崩效应后的晶体管的共基极电流增益；M为雪崩倍增因子；n为与晶体材料有关的密勒指数，通常硅材料为3～4。

从上式可以看出，雪崩状态下集电极电流随电压变化比较急剧。

雪崩晶体管的主要参数是雪崩上升时间和雪崩脉冲幅值。击穿电压较低的雪崩管具有更快的雪崩上升时间和较高的脉冲重复周期，但是脉冲幅度较低，需要正确选择雪崩管。

(1)BUceo较高且能在图示仪上看到负阻或二次击穿；

(2)BUceo较高且雪崩区尽量宽一些的管子；

(3）β值要尽量大；

(4）特性频率f T尽量高或者开关时间尽量小；

(5）饱和压降尽量小。

单级雪崩电路一般无法满足输出功率的要求，需要多级并联，此时需要解决同步触发问题，否则会加大脉冲宽度。

综合比较常用雪崩三极管的参数，最终选择了ZETEX的雪崩管[8]ZTX415，参数如表1所示。

3 驱动电源的设计

激光二极管驱动电源的构成如图3所示。触发脉冲电路在一定频率方波作用下触发雪崩三极管产生窄脉冲，经过功率放大驱动激光二极管，同时输出触发脉冲作为系统的同步信号；温度控制部分对激光二极管进行恒温控制，以避免温度过高而损坏；低压、高压直流电源提供工作电压。电路分为三级：同步触发信号、预雪崩级、雪崩级。

同步触发信号采用555多谐振荡器产生，如图4所示。二极管D1和D2使C1的充放电回路不同，改变R1和R2可以调整占空比。电路中R1=2 kΩ，R2=10 kΩ，C1=0.033μF，则充电时间T1≈230μs，放电时间T2≈46μs。

预雪崩级选用雪崩电压较低的开关晶体管，获得峰峰值电流为几百毫安上升时间为几纳秒的窄脉冲，提高触发脉冲的电流，使雪崩级的晶体管快速导通以获得陡峭的脉冲上升沿。电路如图5所示，触发信号下降沿时Q1导通，其集电极电流通过快恢复二极管D3后经过RC微分电路输入到预雪崩管的基极，触发信号上升沿时Q1截止，微分电容经过R7,R8和R9放电，这样触发信号经过RC微分电路加速后上升沿更加陡峭。调整C3的值在一定范围内改变触发脉冲的形状。快恢复二极管D3防止雪崩级对Q1的影响。从实际测试的波形可以看出，预雪崩级产生了宽度20 ns，幅值8.5 V的窄脉冲。

雪崩级是由核心器件ZTX415构成的，如图6所示，所加的HV高压电源为120 V。其工作原理是：高压电源通过R10,D2和R11给C4充电到120 V，触发脉冲输入到雪崩管Q2的基极，雪崩管导通后出现负阻特性，即电流快速增大而两端电压快速下降，电容C4通过雪崩管和激光管LD放电。随着雪崩过程的进行，流过雪崩管和LD的电流逐渐增大，电容两端的电压逐渐减小。雪崩电流达到最高点后，随着电容电压的下降雪崩管和LD的电流逐渐减小。雪崩过程结束后高压电源通过电阻R10对电容C4充电，等待下一个雪崩触发脉冲的到来。

选定了雪崩三极管后，电路中应选择的参数是充电电容C4和充电电阻R10。C4太大输出脉冲宽度加宽且电路恢复期加长；C4太小输出脉冲幅值减小且分布电容影响增大，选用33 p F的云母电容。R10不能选得太小，以防雪崩三极管因功耗过大而烧坏，选为12Ω。R10也不能太大，应保证雪崩电路在静止期内恢复完毕，即：

式中TS为触发脉冲重复周期。

4 设计结果测试

由于脉冲达到了纳秒级，对测试设备提出了较高的要求。测试用示波器是安捷伦的MSO6104A，带宽为1 GHz，测试用表笔带宽为200 MHz，测试误差为2～3 ns。设计结果测试如图7所示。

可以看出，雪崩管输出的脉冲宽度约为20 ns，去除测试误差实际脉冲宽度约为17～18 ns，幅值为40 V。以LD的等效电阻为5Ω计算，输出的峰值电流约为8 A，满足了设计要求。

5 结语

本文设计了一种激光二极管的驱动电源。分析了雪崩三极管的工作原理和特性，设计了脉冲产生、预雪崩、雪崩电路，目前已成功应用于工程中。

参考文献

[1]杨斌,田杰,江健武,等.分布式光纤载流量/温度安全监测系统的研究[J].光学仪器,2013(1):75-79.

[2]刘斌,刘媛媛.腔面非注入区技术在808 nm Ga As/Al Ga As激光二极管列阵中的应用[J].激光与光电子学进展,2013(11):142-144.

[3]周路,贾宝富.信号上升或下降时间对高速电路信号完整性影响的研究[J].现代电子技术,2011,34(6):69-73.

[4]陈彦超,冯永革,张献兵.用于半导体激光器的大电流纳秒级窄脉冲驱动电路[J].光学精密工程,2014(11):3145-3151.

[5]姜川,闫吉庆,唐义,等.数控大电流窄脉冲激光驱动电源的设计与实现[J].现代电子技术,2013,36(5):138-141.

[6]周斌,刘丽华,方广有.一种新型的漂移阶跃恢复二极管脉冲源设计[J].电子设计工程,2013(24):178-180.

[7]陈锦辉.双脉冲闸流管触发器研制[J].原子能科学技术,2013(12):2370-2374.

[8]杨清熙,王庆国,周星,等.基于雪崩晶体管产生快沿脉冲的电路参数分析[J].微波学报,2014(1):59-63.

[9]邹爱民,程德福,王慧博,等.基于串行雪崩纳秒脉冲源的设计[J].自动化与仪表,2012(5):57-60.

[10]熊煜,孙迎波,刘刚明,等.微型化大电流脉冲激光器驱动电路研究[J].半导体光电,2014(5):912-915.

[11]邢雪峰,李洪祚.分集激光通信高速率半导体激光器驱动设计[J].现代电子技术,2012,35(15):25-28.

职高二极管教学设计篇3

关键词：半导体；结电容；势垒区；电导调制效应；

【分类号】TM1-4

基金项目：电动车用轮毂无刷电机驱动系统关键基础问题研究，项目编号：ZDK2201401.

1、电力二极管的物理结构和工作原理

（a）物理结构（b）正偏等效电路（c）反偏等效电路（d）伏安特性曲线

图1 电力二极管的物理结构

电力二极管的基本结构仍然是基于结，但是如图1所示与信息电子电路中的二极管的根本区别是多了一层半导体，可以通过改变其参杂浓度，来改变二极管的耐压和反向恢复时间，从而形成具有不同性能的电力二极管。结合其物理结构来分析其工作原理是正确理解电力二极管导通和关断的关键，很多文献对其导通过程有叙述，这里不再赘述。

2、电力二极管的电容效应

如图1所示，空间电荷区内缺少导电的载流子，其电导率很低，相当于介质，而空间电荷区两侧的P区、N区的电导率高，相当于金属导体，且PN结的电荷量随外加电压而变化，呈现电容效应，从这一结构来看，PN结等效于一个电容器，该电容称为结电容。结电容按其产生机制和作用的差别分为势垒电容和扩散电容。

2.1 势垒电容

当PN结正偏时，空间电荷区电荷量减少，相当于电容“放电”，当PN结反偏时，空间电荷区电荷量增多，相当于电容“充电”。这种现象可以用一个电容来模拟，该电容称为势垒电容。势垒电容的是非线性电容，其电容量并非常数，而是与外加电压有关。当外加反向电压增大时，势垒电容减小；反向电压减小时，势垒电容增大。

从上述分析可知，反向偏置时势垒电容起主要作用，比如变容二极管，就是利用PN结电容随外加电压变化的特性制成的。

2.2 扩散电容

PN结正向偏置时，N区的电子向P区扩散，在P区积累了电子，即存贮了一定数量的负电荷；同样，在N区也积累了空穴，即存贮了一定数即正电荷。当正向电压加大时，扩散增强，这时由N区扩散到P区的电子数和由P区扩散到N区的空穴数将增多，致使在两个区域内形成了电荷堆积，相当于电容器的充电。相反，当正向电压减小时，扩散减弱，即由N区扩散到P区的电子数和由P区扩散到N區的空穴数减少，造成两个区域内电荷的减少，、这相当于电容器放电，该现象可以用一个电容来模拟，称为扩散电容。

从上述分析可知，正向偏置时扩散电容起主要作用。二极管呈现出两种电容，它的总电容相当于两者的并联，即。

2.3 结电容对频率的影响

二极管是一个单向导通器件，通电后结电容会充电，充满后会反向放电，该电容的特性就是通高频组低频，若结电容过大，相当于在其两端并联一个较大的电容，由于电容的旁路作用，将降低二极管的高频响应和影响其单向导电性。如果结电容小，有利于单向导通，其工作频率会提高。

2.4 二极管的等效电路

二极管是一个非线性器件，为了使电路分析简化，用线性电路来模拟二极管，使线性电路的电压、电路关系和二极管外特性近似一致，这个线性电路就称为二极管的等效电路。在直流电源激励时，如果考虑到二极管的电阻和门槛电压的影响，实际二极管可以用图1（b）、图1（c）来进行等效，可以根据正偏时的等效电路进一步得到二极管在高频和低频时的等效电路，有利于分析含有二极管的功率电子电路的情况。

3、几个重要概念的理解

1）与、与

表示在半导体中进行参杂，从而改变结的耐压和反向恢复时间，表示高参杂浓度，表示低参杂浓度。

参杂浓度越低，有利于提高二极管的耐压和反向恢复时间，参杂浓度越高，但是造成其通态压降升高，参杂浓度越高，其导通电阻低，但是二极管的耐压低和反向恢复时间长。

2）势垒区

在型半导体和型半导体结合面附近，由于载流子浓度的差异，载流子浓度高的一侧向载流子浓度低的一侧进行扩散，同时存在少子的漂移运动，这样在结合面附近，每个原子的价和电子平衡，不能任意移动，形成不导电的结，这个区域称之为势垒区。

由于势垒区不导电，因此当二极管施加正向电压时，要使得二极管导通，必须克服势垒区的影响，即外加电压大于某一数值时才开始导通，这个电压称之为门槛电压。

3）电导调制效应

电导调制效应：在二极管完全导通之前，区电阻率大，当正向偏置电压升高时，随着正向电流的增大，区的电子浓度逐渐升高，此时区电阻率开始下降，其导通电阻开始减小，使得电流增大时二极管的导通压降基本维持不变，由图1（d）可知，正向偏置时，当二极管的正向电流急剧增大时，二极管的导通压降基本维持不变。

双极性器件发生电导调制效应，电导调制效应使得整个导电过程其等效电阻随着其导通电流的增大而减小，一般来说具有电导调制效应的器件其导通压降较小。

4、电力二极管的特性

1）静态特性

主要指其伏安特性，即二极管阳极和阴极两端电压与其中流过电流之间的关系曲线。

2）动态特性

二极管的电压-电流特性随时间变化的，主要考虑在开通和关断过程中，二极管两端的电压和其中流过的电流随时间的变化规律。这部分内容详见邢岩编著的《电力电子技术基础》内容。

5、电力二极管的参数

二极管的参数是我们在实际系统设计中选型的重要依据，电力二极管我们主要需要计算如下参数：反向重复峰值电压、正向压降、正向平均电流、浪涌电流、反向恢复时间以及最高工作结温。参数的详细定义以及计算详见邢岩等编著的《电力电子技术基础》内容。

参考文献

[1] 王兆安，黄俊.电力电子技术[M].北京：机械工业出版社，2001.

[2] 邢岩等.电力电子技术基础[M].北京：机械工业出版社，2009.

二极管说课稿篇4

邯郸市涉县职教中心机电教研组张晓刚

尊敬的各位领导、评委老师,兄弟学校的老师们：大家上/下午好：

我是来自邯郸市涉县职教中心机电教研组电子电工专业青年教师张晓刚，很高兴能站在这里和各位兄弟学校的同专业老师一起交流学习，今天我说课的题目是《晶体二极管》。

下面我就从教材、教法、学法、教学程序和教学反馈等几个方面开始我今天的说课。首先，说教材。现在我手中拿的这本书由高等教育出版社出版，张金华老师主编，本教材是中等职业教育课程改革国家规划教材，经全国中等职业教育教材审定委员会审定出版，是目前中等职业学校电子电工类专业的通用教材。本书的编写特点是：以学生发展为本，体现课程的基础性、通用性和职业性；以应用为主线，体现与生产生活的实际联系和职业技能标准的要求；在编写模式上体现?做中学，做中教?的职业教育教学特色；在内容方面贴近电工电子技术的新发展等特点。

本节内容?晶体二极管?选自本书第一章第一节第二课时内容。本节内容主要介绍晶体二极管的基础知识和二极管在工程技术中的应用;本节内容承上启下，一方面与pn结知识存在联系，另一方面是今后学习整流、稳压以及直流电源电路等后续课程知识的基础；是电子电工类专业所必备的专业基础知识和基本技能；这些知识不仅是进一步学习《电子技术与技能》的基础，也在生产、生活中起着举足轻重的作用。

结合中职学生理论基础差，分析能力较弱，好奇心强和喜欢动手和实践操作的学生特点，我对教材做如下处理：简化理论知点的讲解，让学生学会原理性知识的应用，让学生在课堂中知道怎么做和做什么；先实践，然后给出理论知识点，让学生在学和做的过程中培养仔细观察、分组合作，协调配合，共同解决问题，完成项目的良好职业道德；在整个教学过程中我努力做到寓教于道，让学生在学习知识的同时，也学会如何与人相处，如何服务于社会。

通过以上对教材的分析处理，结合学生的专业特点和现有的专业知识水平，本着面向全体，使学生全面、主动发展的原则，我确定本节课教学目标如下：

即：知识目标，能力目标和情感目标。

首先通过本节课的教学内容确立知识目标：使学生了解晶体二极管的结构、符号和主要参数，知道二极管的单向导电性和伏安特性；

在教学过程中遵循从简单到复杂，从具体到抽象，从知识到技能的培养原则确立能力目标注重培养学生的观察能力，动手能力从而实现能力目标，即：掌握二极管极型辨别的方法，能简单分析和总结二极管的单向导电性和伏安特性；

确立情感目标，可通过举例介绍生活中学生们常见的手机充电器，led手电筒等实物，通过对专业知识的实用性的生动形象教学启发学生探究和讨论，激发学生学习专业的热情，培养学生专业学习的自信心和求知欲。

下面我说一下本节课的重点、难点及关键点

晶体二极管是电子技术基础与技能领域最常见的半导体元器件之一，结合它在日常生活中整流、稳压、检波、信号指示等广泛应用，鉴于晶体二极管的单向导电特性，结合本节课承上启下的教学作用，设立了本节课的教学重点、难点和关键点：重点让学生知道并掌握二极管具有单向导电性；难点是对二极管的伏安特性的理解及应用。解决重点和难点的关键是要学生克服难点，激发学生的学习兴趣，为了讲清楚重点和难点，完成设定的教学目标，我采用分组实验，共同讨论等方法来让学生通过本节课的学习，在知道二极管的单向导电性和伏安特性的基础上，学会如何判断二极管的管子质量好坏及正负极性的判别。

第二部分，我说一下本节课的教法，也就说是我怎么教的。俗话说，?教无定法，但需得法?，教师的教和学生的学永远是一对矛盾的统一体。教师只有了解自己的教学对象，因材施教，才能收到良好的教育教学效果。我任教的12春电子电工班的学生具备掌握和应用二极管单向导电性的能力，对晶体二极管伏安特性有一定的认识能力，结合学生理论基础差，分析能力较弱，好奇心强和喜欢动手和实践操作的特点，我确定?探究—发现—证明—应用?的教学模式，以学生为主体，充分调动学生的学习积极性，来落实教学目标；突出活动的组织设计与方法的引导，为学生搭建参与，交流学习的平台。

采用创设情境、引导探究、直观演示、多媒体动画演示、讲授、讨论等多种教学手段，把主动权交给学生，充分显示学生的主体作用，使学生主动参与到课堂中来，通过学习突破重点，掌握难点。

第三部分：说教学方法。

根据中职学生的心理特点和兴趣取向，我在教学过程中通过分组，创设情境，引导学生采用自主学习，动手实验，分析讨论和归纳总结等学习方法，培养学生的动口、动手、动脑和团结协作的能力，充分发挥学生的主观能动性，激发学习的学习兴趣，活跃课堂气氛，使学生在做中学，学中做，理论联系实践，强化学生能力，突出技能训练。运用多媒体教学手段，营造生动形象的探索情景，学生模仿，学习教师的思维模式，掌握自主、合作、探究的学习方法感受知识的乐趣，将知识转换为能力。

第四部分：我说一下本节课的教学程序：

前苏联教育学家赞可夫说：?凡是没有发自内心求知欲和兴趣而学来的东西，是很容易从记忆中挥发掉的?。因此在课堂教学中，我努力创造各种情景，力求形式新颖，寓教于乐，减少机械化的程序，激发学生的学习的积极性和求知欲望，促使学生主动探究，感受学习的乐趣。

本节课一开始，我首先通过手中的这个小企鹅引入本节课的新知识。同学们都知道我手中的这个可爱的小企鹅是手机充电器，学生们对它再熟悉不过了，那么它是怎样实现给手机充电的呢？从而引发学生的思考，启发学生们的好奇心和求知欲。然后我给这只小企鹅做个开膛手术，我们发现它里面是一些电子元器件，然后告诉同学们今天我们就来学习这些电子元器件。

第二环节，以组为单位，分发二极管元件，大家一起观察，认识二极管，让同学们一起分组讨论二极管元件身上的银环代表什么意思从而引出 ?二极管极性判别?这个知识点。

注：这个环节可以有效地实现专业与产业、企业、岗位对接。

第三环节，我们一起来突破重、难点，结合之前学生已知道二级管具有‘单向导电性’，但如何验证，成为问题的关键；大家一起根据我的提供的实验器材分组组装电路，分别在二极管的两端加正，反向加反，通过这样一个小实验来验证二极管具有单向导电性，这里采用分组教学，实验教学等方法。

我让同学们继续上面的实验，启发学生当加在二极管两端的电压大小和方向发生变化时，通过二极管的电流又是如何变化的?? 这时我会引导学生在原有实验的基础上，设计出新电路，一起研究二极管两端电压和流过它的电流时如何变化的？

边做边指导学生读数，并记录每个数据，然后根据数据一起做练习，最后根据实验数据，采用描点法绘制?二极管伏安特性曲线图?。这时我再利用多媒体课件和动画具体讲解二极管的伏安特性，并介绍二极管的主要参数。这个过程充分发挥学生主观能动性及学生体地位，使学生既学习了知识，又锻炼了能力，使学生爱学更会学。

第四环节：总结教学：

学而不思则罔，思而不学则殆。学习中善于思考和总结，才能够将知识融会贯通。为明确本节课的学习机务，作如下总结：

① 知道二极管的概念及符号； ② 解二级管的单向导电性；

③ 会用二极管的伏安特性；

俗话说，学必习、习必熟、熟必久，进入第五环节：强化训练：篇二：晶体二极管说课稿

晶体二极管说课稿

说课教师：陈留民

一、说教材

我说课的内容是电子工业出版社通用版教材《电子技术基础与技能》中第一章第一节：《半导体二极管的认知及应用》。这一节是本章的重点，也是整本书的基础，就象盖房子，打好地基，才能建起高楼大厦。这一节讲了基本概念比较多，比如半导体、空穴，n型半导体、p型半导体等等，本节的重点是pn结的单向导电性和二极管的测量，难点是pn结是怎样形成的。因为构成物质的微观粒子看不见、摸不着，pn结的形成过程全靠想象，所以学生感到太抽象，不好接受，所以我考虑到用实验演示和多媒体动画演示来授课，以期达到良好的教学效果。

二、说教学目标

1、理解pn结的单向导电特性

2、掌握晶体二极管分类和基本结构，会识别二极管的型号，并会利用手册查找相关的数据

3、正确使用万用表检测晶体二极管的极性、二极管的质量我们的教学目的是培养技术人才，如何提高学生的动手能力。所以教材应适当掌握深广度，以讲清基本概念，注意联系实际，加强应用，避免过多过深的理论探讨，注意培养学生的自学能力，开拓思路，激发学生的专业学习兴趣。

三、说学情

我这一节课所针对的学生是刚刚初中毕业来到我们这里的中学生，他们大多基础薄弱，自学能力较差，使我们说说的学困生，他们面对这样一门全新的课程，肯定会遇到接受上的困难，所以我在上这节课时注意到学生的这些特点，以实验为基础来吸引学生。

四、说教法

讲授法、分组实验法

五、说实验器材

各种晶体二极管实（发光二极管、整流二极管、大功率二极管、稳压二极管），mf47万用表10块，硅整流二极管1n4007 10只，锗二极管10只，试验板一块、3伏的直流电源一块

六、说教学过程

1、引入新课（5分钟）教师举例说明在日常生活中经常看到很多电器，如：电视机、计算机、音箱，dvd等。这些电器都是由各种各样的电子元件组成的。今天，我们就学习常见的有用的电子元件的初步知识。首先学习二极管。让学生观察实物，认识各种晶体二极管。引出问题：“什么是晶体二极管？”一个pn结加上两个引出线和管壳构成就构成一个二极管。什么是pn结？

板书：（第一章第一节晶体二极管）

2、进行新课

(一)、pn结（30分钟，其中讲解大约15-20min，学生分组测量大约10-15min）（1）、介绍半导体二极管的定义及引出半导体二极管材料——半导体的概念。

（2）、讲解p型和n型半导体材料（3）、pn结的概念（4）、pn结的单向导电特性：用演示实验解释pn结的单向导电特性。

用发光二极管演示实验验证pn结的单向导电性，加深学生对pn结单向导电性的理解。同时让学生看看老师制作的课件，感受知识的实用性，激发学生的学习热情。

（二）、二极管的分类、结构及命名方法

（1）、用课件展示二极管分类和结构示意图。根据学生认知规律，以直观的彩色画面让学生真切感受和轻松记住各种二极管分类和内部的结构。

（2）、二极管的符号：认识二极管的符号。

（3）、掌握二极管的命名方法，让学生识别二极管的型号，并会使用手册查找相关的数据。

（三）、直观法识别二极管的极性：a：观察外壳上的符号标记b：观察外壳上的色点c：观察玻璃壳内的触针

（四）、二极管的单向导电特性：根据教学直观性原则，加入两个演示实验；培

养学生实际技能和调动学习兴趣，加入两个操作训练。（10-15min）（1）、用演示实验验证二极管单向导电特性，加深学生对二极管工作原理的理解。注意万用表红、黑表笔正负极性，讲述用此法可以判定二极管的极性。

（2）、老师讲解检测方法，分小组让每个学生学会使用万用表检测二极管的材质以及二极管的挑选。最后学生总结检测的过程，老师作板书记录，注意学生的问题答疑。

四、归纳总结：（5分钟）

设计问题，由学生回答问题：

（1）pn结的最重要特性是什么？

（2）二极管按材料分成哪两种？按结构分又能分成哪几种？（3）怎样检测二极管的材质，请叙述出方法，并操作过程。（4）怎样检测二极管的极性？边做边演示

（5）怎样检测二极管的好坏？

采用小组抽签的方式，每题五分，优胜的小组获得红旗。

教师作点评和归纳，理顺整节课教学内容，融会贯通各部分知识，让学生

对二极管建立全面认识。

七、反馈练习：

1．书面练习：课本练习题p23—2、3、4 2．操作练习：动手反复练习二极管的极性和好坏判断。

第五部分：板书设计

半导体二极管

1、认识半导体二极管的封装 2 pn结单向导电性

3、二极管的基本结构和分类

4、二极管的测量

说课完毕，谢谢！篇三：半导体二极管说课稿

《半导体二极管》说课稿

宁远县职业中专学校何绍斌

一、教材分析

本节教材选自高等教育出版社《电子技术基础》中第一章第一节 “半导体二极管”。本节内容是介绍和验证二极管的单向导电特性及伏安特性。这些知识不仅是进一步学习电子技术的基础，而且在生产和生活中也起着举足轻重的作用。

二、学情分析

本课程面向的是刚进入职业中专的初中毕业生，基础知识比较薄弱，理论学习兴趣不高，不过，学生的动手能力比较强，喜欢实际操作。在学习本课之前学生已经掌握了“半导体”的一些基本知识如：载流子、pn结及pn结的单向导电特性等。

三、教学目标

针对学生的心理特点和认知水平，结合教材，本着面向全体、使学生全面主动发展的原则，确定本节课的教学目标如下：

知识目标：1.了解二极管的结构、符号、主要参数 2.掌握二极管的单向导电特性及伏安特性

能力目标：1.培养学生动手实验的能力 2.培养学生的分析能力、归纳总结能力

情感目标：1.培养学生的协作意识和创新意识 2.增强学生学习专业知识的信心

四、重点与难点

通过对教材分析和实际应用，确定教学重点为“二极管单向导电性”；难点为“二极管的伏安特性”。

五、教法、学法分析

在本节课中，我努力做到教法与学法的辩证统一，既重视教法的使用，也加强学法的指导。

教法：依据本节教材的内容，结合学生的特点，考虑到技校学生已经具有一定的思维能力，主要突出能力目标的实现。采取情境教学、实验教学、探究教学、多媒体演示等教学方法，把主动权交给学生，使学生主动参与到课堂中来。

学法：引导学生采用自主学习法、动手实验、分析讨论、归纳总结等学习方法，培养学生的

动口、动手、动脑和团结协作的能力，发挥学生的主观能动性，激发学生的学习兴趣，活跃课堂气氛。

六、教学过程

我把这节课分为四个阶段：引入新知、探究新知、总结新知、拓展新知。

（一）引入新知

在本节课中，我利用电子元件在日常生活中的应用（电器指示灯、红绿灯、玩具彩灯等）引出本课的内容——半导体二极管。这样会让学生感觉到二极管在生活中的重要性，激发学生探究新知的欲望。

（二）探究新知

1.激发兴趣，自主学习

展示玩具、二极管的实物图，介绍二极管结构、符号。让学生自己预习，回答以下问题：

半导体二极管有哪些性质？

这个过程是学生自主学习的过程，让学生初步体验到成功的乐趣，既增强了自信又延续了学习兴趣，使学生逐渐养成自主学习的好习惯。2.提出问题，设计实验

通过预习学生已经知道二极管具有单向导电特性。但如何验证，成为问题的关键。

由教师给出实验器材，指导学生设计“验证二极管单向导电特性”的电路图，学生会很快的设计出来。这个过程注重学生的主动参与、教师的积极引导，分层次、分阶段逐步培养学生分析问题、设计实验的能力。3.动手实验，分析总结

1）根据电路图连接实物图。2）实验验证：正向导通，反向截止（同时用多媒体演示实验现象）。

这个过程学生不是被动的接受，而是通过自己动手主动去验证去学习新知，体验深刻，激发兴趣，突出本节重点。4.师生合作，深入探究

此时有的学生会问：“为什么二极管具有单向导电特性”？在肯定学生的基础上解答：“由二极管内部结构决定的；虽然看不见二极管内部结构，但我们可以对反应二极管单向导电特性的物理量进行定量研究。”即本节核心问题：“二极管的伏安特性？”，也是本节课的难点。

教师引导学生在原有实验基础上设计新电路，一起研究二极管电压和电流的关系。教师和学生一起动手做“研究二极管电压电流关系”的演示实验，边做边指导学生读数并让学生记录实验数据；根据数据一起做练习：绘制出“二极管伏安特性曲线”；利用多媒体课件具体分析“二极管伏安特性曲线”的特点，并介绍二极管的主要参数。

这个过程重在强化“实验―记录数据―分析数据―总结规律”的研究方法，并改变以往演示实验的做法，充分发挥学生的主体地位。教师引导学生动脑设计、亲自操作、相互交流、归纳总结，使学生既学习知识又锻炼能力，爱学更会学。5.突破难点，得出结论

用多媒体动画再次深化本节核心问题。综上所述：二极管的伏安特性即电压和电流的关系。

归纳总结得出的结论，用多媒体形象、直观的进行深化，符合思维的连贯和学生认识规律，使学生对知识的印象更加深刻。达到突破本节难点的目的。

（三）总结新知

1.半导体二极管的概念、符号。2.半导体二极管的单向导电性。3.半导体二极管的伏安特性。

使同学们巩固本节课所学新知。布置本节作业，保证下节课教学内容的顺利进行。

（四）拓展新知

至此，教学内容已讲授完毕，根据学生的情况，继续引导同学们思考：什么是led”，让学生课下利用网络查找。

一方面为下一节课学习作好铺垫，一方面也有利于学生形成完整的知识结构。

七、板书设计

半导体二极管一、二极管的基本知识： 1.二极管的概念

2.二极管的结构、符号二、二极管的伏安特性曲线： 1.经过原点 2.正向特性

3.反向特性 2篇四：晶体二极管说课稿

晶体二极管说课稿

一、教学目的

1、理解pn结的单向导电特性

2、了解晶体二极管分类和基本结构，会识别二极管的型号，并

会利用手册查找相关的数据

3、正确使用万用表检测晶体二极管的极性、挑选以及二极管的材质

4、了解二极管的伏安特性，掌握关键名词，理解二极管的导电

特性

5、掌握晶体二极管的各主要参数及选择二极管的方法

6、识别晶体二极管的型号并会使用《电工手册》查找相关的数

据

二、实验器材

各种晶体二极管实（发光二极管、整流二极管、大功率二极管、稳压二极管），mf万用表15块，硅整流二极管1n4007 15只，锗二极管15只，试验板一块、3伏的直流电源一块

三、教学过程

1、引入新课（5 分钟）

教师举例说明在日常生活中经常看到很多电器，如：电视机、计算机、音箱，dvd等。这些电器都是由各种各样的电子元件组成的。今天，我们就学习常见的有用的电子元件的初步知识。首先学习二极管。让学生观察实物，认识各种晶

体二极管。引出问题：“什么是晶体二极管？”一个pn结加上两个引出线和管

壳构成就构成一个二极管。什么是pn结？

板书：（第一章第一节晶体二极管）

2、进行新课

(1)pn结（20分钟）1介绍半导体二极管的定义及引出半导体二极管材料——半导体的概念。2讲解p型和n型半导体材料 3pn结的概念

4pn结的单向导电特性：用演示实验解释pn结的单向导电特性。

用发光二极管演示实验验证pn结的单向导电特性，加深学生对pn结单向导电

特性的理解。同时让学生看看老师自作的课件，感受知识的实用性，激发学生的学习热情。

（2）二极管的分类、结构及命名方法（15分

钟）

1用课件展示二极管分类和结构示意图。根据学生认知规律，以直观彩色的画面

让学生真切感受和轻松记住各种二极管分类和内部的结构。2二极管的符号：认

识二极管的符号。3掌握二极管的命名方法，让学生识别二极管的型号，并会使

用手册查找相关的数据。

（3）直观法识别二极管的极性：a：观察外壳上的符号标记b：观察外壳上的色

点c：观察玻璃壳内的触针（10分钟）

（4）二极管的单向导电特性：根据教学直观性原则，加入两个演示实验；培养

学生实际技能和调动学习兴趣，加入两个操作训练。（30分钟）1用演示实验验证二极管单向导电特性，加深学生对二极管工作原理的理解。注意万用表红、黑表笔正负极性，讲述用此法可以判定二极管的极性。2老师讲解检测方法，分小组让每个学生学会使用万用表检测二极管的材质以及二极管的挑选。最后学生总结检测的过程，老师作板书记录，注意学生的问题答疑。

（6）伏安特性（45分钟）晶体二极管两端电压和电流关系可以用伏安特性曲线表示。它反映了流过二极管的电流随外加电压变化的规律。可用实验的方法逐点测量给出，也可用示波器显示。1什么是伏安特性曲线呢？出示伏安特性曲线概念课件，3然后播放伏安特性曲线课件，进一步分析伏安特性曲线，详细讲解各名词的概念以及在曲线上的位置。注意各关键名词定义及区别（死区、正向特性、门坎电压、导通电压、正向饱和压降、反向特性、反向电压、反向击穿特性、击穿电压）。4文字总结二极管的导电特性，进一步理解二极管的工作原理。5下一步又引出：主要参数。课件展示出主要参数并逐条讲解定义，借助伏安特性曲线指出具体的位置，把抽象的概念具体化，强调各参数的选值范围。6选择几个管型号让学生查找相关的参数。

如：1n4001 1n4007、2ap8a、2cz58的vr、vf、ir、ifs

四、归纳总结：（5分钟）

设计问题，由学生回答问题：

（1）pn结的最重要特性是什么？（2）二极管按材料分成哪两种？按结构分又能分成哪几种？

（3）怎样检测二极管的材质，请叙述出方法，并操作过程。

（4）二极管的伏安特性分为几个部分？

（5）什么是正向特性？什么是反向特性？什么是反向击穿特性？

（6）正向特性又分成几个区域？

（7）反向特性有什么特点？

（8）反向击穿特性有什么特点？

（9）ifm、vrm、ir、fm、vr、vf、ifs各代表什么意思？

（10）请查出以下各二极管的工作参数：2ap23、1n4002（11）怎样检测二极管的极性？边做边演示

（12）怎样检测二极管的好坏？

（13）说出以下各二极管的名称

采用小组抽签的方式，每题五分，优胜的小组获得红旗。

教师作点评和归纳，理顺整节课教学内容，融会贯通各部分知识，让学生对二极管建立全面认识。

五、反馈练习：（5分钟）

半导体二极管说课稿篇5

宁远县职业中专学校何绍斌

一、教材分析

二、学情分析

本课程面向的是刚进入职业中专的初中毕业生，基础知识比较薄弱，理论学习兴趣不高，不过，学生的动手能力比较强，喜欢实际操作。在学习本课之前学生已经掌握了“半导体”的一些基本知识如：载流子、PN结及PN结的单向导电特性等。

三、教学目标

针对学生的心理特点和认知水平，结合教材，本着面向全体、使学生全面主动发展的原则，确定本节课的教学目标如下：

知识目标：1.了解二极管的结构、符号、主要参数 2.掌握二极管的单向导电特性及伏安特性能力目标：1.培养学生动手实验的能力

2.培养学生的分析能力、归纳总结能力

情感目标：1.培养学生的协作意识和创新意识 2.增强学生学习专业知识的信心

四、重点与难点

通过对教材分析和实际应用，确定教学重点为“二极管单向导电性”；难点为“二极管的伏安特性”。

五、教法、学法分析

在本节课中，我努力做到教法与学法的辩证统一，既重视教法的使用，也加强学法的指导。

学法：引导学生采用自主学习法、动手实验、分析讨论、归纳总结等学习方法，培养学生的动口、动手、动脑和团结协作的能力，发挥学生的主观能动性，激发学生的学习兴趣，活跃课堂气氛。

六、教学过程

我把这节课分为四个阶段：引入新知、探究新知、总结新知、拓展新知。

（一）引入新知

（二）探究新知

1.激发兴趣，自主学习

展示玩具、二极管的实物图，介绍二极管结构、符号。让学生自己预习，回答以下问题：

半导体二极管有哪些性质？

这个过程是学生自主学习的过程，让学生初步体验到成功的乐趣，既增强了自信又延续了学习兴趣，使学生逐渐养成自主学习的好习惯。

2.提出问题，设计实验

通过预习学生已经知道二极管具有单向导电特性。但如何验证，成为问题的关键。由教师给出实验器材，指导学生设计“验证二极管单向导电特性”的电路图，学生会很快的设计出来。

这个过程注重学生的主动参与、教师的积极引导，分层次、分阶段逐步培养学生分析问题、设计实验的能力。

3.动手实验，分析总结

1）根据电路图连接实物图。

2）实验验证：正向导通，反向截止（同时用多媒体演示实验现象）。

这个过程学生不是被动的接受，而是通过自己动手主动去验证去学习新知，体验深刻，激发兴趣，突出本节重点。

4.师生合作，深入探究此时有的学生会问：“为什么二极管具有单向导电特性”？在肯定学生的基础上解答：“由二极管内部结构决定的；虽然看不见二极管内部结构，但我们可以对反应二极管单向导电特性的物理量进行定量研究。”即本节核心问题：“二极管的伏安特性？”，也是本节课的难点。

用多媒体动画再次深化本节核心问题。综上所述：二极管的伏安特性即电压和电流的关系。

归纳总结得出的结论，用多媒体形象、直观的进行深化，符合思维的连贯和学生认识规律，使学生对知识的印象更加深刻。达到突破本节难点的目的。

（三）总结新知

1.半导体二极管的概念、符号。2.半导体二极管的单向导电性。3.半导体二极管的伏安特性。

使同学们巩固本节课所学新知。布置本节作业，保证下节课教学内容的顺利进行。

（四）拓展新知

至此，教学内容已讲授完毕，根据学生的情况，继续引导同学们思考：什么是LED”，让学生课下利用网络查找。

一方面为下一节课学习作好铺垫，一方面也有利于学生形成完整的知识结构。

七、板书设计

半导体二极管一、二极管的基本知识： 1.二极管的概念

2.二极管的结构、符号二、二极管的伏安特性曲线： 1.经过原点 2.正向特性

职高语文教学计划篇6

李福勇、根据教育部颁布的《普通高中课程方案（实验）》、《普通高中物理课程标准（实验）》的要求，结合我校实际情况，改进教师的教育观念和教学行为，改进学生的学习方式，倡导自主学习、合作学习和探究学习，减轻学生的学习负担，把握物理学科的基本特点，关注物理学科与科技、社会的密切联系和相互影响，促进知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观三维目标的实现

一、总的教学指导思想：

本学期我担任综合二（2）、综合一（2）、综合一（4）班物理课教学，对于教学活动的安排，以教学内容为依据，应以学生为本，以提高学生的科学素养，促进每一位学生的健康成长为根本目的，以教师本人以及本班学生的实际情况和所在学校的现实条件为基础。在“知识与技能”维度，要根据知识的内在逻辑联系有度又有序地安排教学活动。在“过程与方法”维度，留有足够的时间和空间，让学生经历科学探究过程，尝试运用实验方法、模型方法和数学工具来研究物理间题、验证物理规律，尝试运用物理原理和方法解决一些实际间题，让学生有机会发表自己的见解、并与他人论、交流、合作，逐步形成一定的自主学习能力。在“情感态度与价值观”维度，要注意发展学生对科学的好奇心与求知欲，激发他们参与科技活动的热清，鼓励他们主动与他人合作，并通过合作学习来培养敢于坚持真理、勇于创新、实事求是的科学态度和科学精神以及团队精神。

二、基本情况分析：

本学期所教的学生为综合二（2）、综合一（2）、综合一（4）班，学生的基本素养要差于普高学生，无论是学习态度、学习方法上，还是在思维意识和认识水平上，都需要加强培养和大力提升。阅读能力、口语表达能力、及写作水平均参差不齐。而且家庭和社会的一些原因，学生在思想观念上呈现多样性，学习习惯急需规范，学习兴趣有待进一步激发。学生学习处于被动状态的较多，对时事社会的了解缺乏，写作和谈吐缺乏思想，文字表达贫乏，有一部分学生正确书写也是问题。因此提高学生的基本语文素质是迫切需要。

鉴于这些原因，本学期将设法多层次、全方位的提高学生的语文素养。

三、目标任务：

1、以课本范文为依托，加强学生基础知识的积累，掌握各种文体特点，丰富学生语言表达，提升学生的语文素养。

2、继续培养阅读能力。能阅读浅显的文言文，掌握常见的文言实词、虚词的用法和句式。

3、引导学生阅读文质兼美的课外书刊，扩大阅读量。能阅读一定数量的现代文学作品。

4、发展学生的语文兴趣，拓展加深知识面。

5、提高学生写作能力。能学会几种常用的应用文写作。

6、加强学生口语训练，培养学生交际能力。

四、措施与方法：

1、落实教学常规。

2、更新教学观念，运用新教法。注重教学的同时随机渗透德育，培育学生良好的德操。

3、研究新教学大纲，把握新形势新动向。

4、教师之间加强交流、学习和研究。

5、运用现代教育技术，提高课堂效率，增强学习效果。

6、树立创新意识，在课堂中力求体现教师的主导作用，相应地充分发挥学生的学习主动性。将学习主动权交给学生，多给学生锻炼机会。

7、适当开展语文活动，提高语文整体素养。

8、认真备课（备学生），积极听课，提升教学水平。

职高二极管教学设计篇7

全硅光电子回路具有抗干扰、速度快、频率高、集成度高、低成本、制造工艺先进等优点, 被认为是替代传统的先进硅基集成电路, 解决电子设备向低成本、高频率、高集成度等这些技术瓶颈的关键。其中、光电探测器又是全硅光电子回路的重要组成部分。硅光电二极管作为光电探测器的关键部件, 其质量的高低对全硅光电子回路整个系统的光电性能具有至关重要的影响。最近一些年来, 许多的科技人员对Si基光电探测器做了大量的工作, 研制了一系列有价值的硅光电探测器[1,2,3,4], 如CMOS集成的PN型光电探测器、叉指型光电探测器、空间调制光电探测器、CMOS集成的PIN光电探测器等, 但是由于受硅是间接带隙这个先天缺陷的影响, 这些探测器的普遍无法同时满足高频率、高响应度、与CMOS工艺相兼容这三大技术要求。

本文探讨将太阳能电池中的PERL技术应用于硅基PIN光电二极管上, 设计了一种具有较高响应度的硅光电二极管结构, 全面分析了该结构的技术特点, 使用SUPREM-IV模型对设计出的器件结构进行了一系列仿真和模拟, 获得该光电二极管的主要性能指标, 并重点模拟了I层尺寸的变化对该光电二极管的影响。

1 PERL太阳能电池技术分析

PERL技术是钝化发射极背面定域扩散 (Passivated Emitter and Rear Local diffused) 的简称。如图1所示, M.A.GREEN等人设计了以PERL技术为核心的单层硅单晶太阳能电池。该电池可以达到24.7%光电转换效率[5]。该电池应用了一些有效的技术措施来提高辐射复合的概率, 降低非辐射复合的概率。概括下来PERL技术主要包含了以下这些关键技术。

(1) 全钝化技术

在早期研究钝化发射极太阳能电池 (PESC) 时, SiO2层的钝化作用就十分地明显[6]。除了少数金属接触孔外, PERL太阳能电池的正面和背面都覆盖着热氧化生长的SiO2层。SiO2钝化层可以有效地中和硅的表面缺陷, 形成界面电荷密度较低的Si/SiO2界面, 降低了表面非辐射复合几率, 提高了光子在此界面的寿命。

(2) 二次扩散技术

PERL太阳能电池使用了高低浓度结合的二次扩散工艺来制备器件的P区和N区。大范围的低浓度扩散可以减小发射区表面浅层内“死层”的厚度, 并且降低发射区内少子复合, 提高电池的Voc及短波响应。接触孔区域的高浓度扩散可以有效地降低电极串联电阻, 提高电池的填充因子。

(3) 光陷阱技术

光陷阱技术是PERL电池提高转换效率的一项关键性措施。在PERL电池中光陷阱技术由正面倒金子塔结构与背面金属反射层组成。倒金子塔结构增加电池的受光面积, 并且降低了光在正面全面反射的概率。底部再辅助以合适厚度的SiO2层, 可以形成较好的抗反射层。在电池的背面, 由Si/SiO2/Metal三层结构组成的PERL电池的背面是光的良好反射体, 由于SiO2的折射率小于Si的折射率, 光在Si/SiO2界面容易发生全反射, 加之金属的反射作用, 可将绝大部分未吸收的光反射回电池内部。

值得一提的是, 二次扩散与表面钝化结合可以形成累积效果, 二次扩散使得发射区少子复合速度降低了, 虽然无论是一次扩散还是二次扩散, 在表面钝化的作用下, 表面复合速度都降低了, 但是二次扩散加上表面钝化后的太阳能电池表面复合速度下降得更多, 大约仅为原来的1/10左右, 而一次扩散加表面钝化表面复合速度为原来的1/2～1/3左右[7]。

2 PERL技术应用于PIN光电二极管的结构设计

将大尺寸的太阳能电池按比例缩小是可以将器件用作光电二极管的, 但是由于太阳能电池与光电二极管的侧重点不同, 在转换使用过程中, 将主要怎样解决太阳能电池过低的响应速度问题。PIN光电二极管是现今常用的光电二极管之一, 其主要的优点在于可以通过调节中间绝缘I层尺寸和器件尺寸来满足不同频率和相应度的要求。

通常来说, 应用于全硅光电子回路系统的硅光电二极管的质量高低有以下几点判据:

(1) 制备工艺是否能与现代CMOS制造工艺相兼容, 这是该种器件结构设计的前提; (2) 量子效率、响应度、响应速度是否能够达到要求; (3) 结构是否方便地与SiO2层耦合。使用SiO2层做光波导对实现光电互连有重要的意义; (4) 成本控制是否合理。通常制造工艺步骤数量较少的器件更加具有成本优势。

结合上述PERL太阳能电池技术和结构的分析, 可以应用PERL对PIN光电二极管作如下改进: (1) 尽可能多地使PIN光电二极管的界面层都有SiO2层钝化, 提高其光响应度; (2) 尽可能多地使PIN光电二极管的界面层都有浅扩散的掺杂, 降低其表面复合率; (3) PIN光电二极管的金属接触区域需要重掺杂, 以降低串联电阻。根据以上技术特点, 我们设计了以下PIN光电二极管结构, 如图2所示。

该PIN光电二极管对以上PERL技术进行了一定的取舍, 舍弃了PERL技术中的倒金字塔结构形成的光陷阱。这主要是由于倒金字塔结构不能满足与现代CMOS制造工艺相兼容这一设计前提。具体的结构说明如下陈述。

通常情况下, 光在硅光电二极管的穿透距离为十几个微米, 这个距离远大于耗尽层的宽度。而耗尽层外产生的光生载流子需要通过扩散运动流向接触电极, 运动时间较长, 严重影响了器件的频率响应。使用N阱与衬底形成一个二极管, 把衬底深处的光生载流子吸收, 使之不扩散到顶部而影响器件速度, 是一种解决器件频率响应的措施[8]。但是这需要外加一些工序, 而且效果也不是很好。如图2所示, 本器件使用SOI晶片作为器件的衬底。在SOI晶片的中间有一层绝缘层SiO2层。该绝缘层可以有效的屏蔽掉底层硅产生的光生载流子, 使得其不能扩散进入到上层有源层中, 有效地提高了该器件的响应速度。此外, 合理设计该光电二极管的尺寸, 还可以满足SiO2-Si-SiO2这脊形光波导的单模条件[9], 在同一个衬底上将光电二极管和光波导集成起来, 更简便地实现光电互联。

该器件除了中间的衬底SiO2层外, 其他边界均使用热氧化的SiO2层进行钝化。尽可能低的界面态密度是高质量的光电二极管和发光二极管都需要的, 因为使用SiO2层钝化界面可以有效地降低器件界面态密度, 增加少子寿命, 降低非辐射复合几率。现代集成电路制造MOS器件的栅氧化层标准基本满足上述条件。此外, 生长的SiO2钝化层应选择在含氯的气氛中, 同样可以有效地减少表面态的密度。在顶层硅中, 分别使用了二次扩散技术形成了P型与N型重掺杂区和P型与N型低掺杂区, 其中重掺杂区用于电极接触, 而低掺杂区则可以降低暗电流, 提高少子辐射复合几率。

根据图2所示结构, 我们设计了以下在CMOS工艺下进行的器件工艺步骤, 如图3所示。

3 器件模拟与讨论

在完成器件的结构设计后, 进行必要的电学、光学仿真可以帮助我们了解器件的性能, 优化器件的尺寸。使用斯坦福大学仿真器SUPREM-IV对该器件进行仿真模拟。分别设置器件的工艺与模型参数如表1所示, 并得到器件仿真模拟图如图4所示。

I层的尺寸对PIN光电二极管的性能有着直接的影响, 为了深入地了解I层的尺寸参数对器件性能的影响, I层的结构参数进行细微地调整, 进行了对比性的模拟仿真。I层的尺寸主要包括了厚度、长度与宽度三个要素, 在本器件中, 分别对应于顶层Si的厚度、长度与宽度。由于I层的宽度与I层的长度对器件的性能的影响与作用是一致的, 为了简便起见, 主要模拟仿真了不同I层的厚度、长度的器件的性能指标。

针对不同I层长度, 我们设置其分别为20 μm、25 μm、40 μm与50 μm, 并进行了一些仿真实验, 结果如图5、6、7、8所示。

图5反映了不同I层长度器件的光谱特性。从图中可以看出, 四种不同I层长度器件的光谱响应分布的趋势基本是一致的, 光生电流都是在λ=0.1 μm处于低值, 随着波长λ不断增大, 光生电流也随之增大。在波长λ=0.6 μm处达到峰值后, 波长λ增加将导致光生电流减小, 这说明该种光电二极管非常适合用在探测可见光范围的二极管上。值得注意的是, 纵坐标为光生电流非负极电流, 主要是这里还牵涉到负极收集能力强弱的问题。

负极的收集能力与负极外加的电压是密切相关的。图6是I层长度为20 μm的器件, 在太阳能电池用AM1.5标准的光功率即0.1 W/cm2下, 稳定正极电压Vanode=0 V, 光生电流线密度和负极电流线密度随负极电压变化的规律。

从图6可以看出, 横坐标负极电压不断升高, 光生电流却保持不变, 维持在7.2×10-9 A/μm。而负极电流在Vcathode=2.5 V前随负极电压的增加而上升, 在Vcathode=2.5 V处饱和后保持在6.4×10-9 A/μm不变。这说明了随着负极电压的上升, 负极对光生载流子的收集能力是不断增强的。若假设器件长宽为20 μm×20 μm, 则射入该器件的光功率为0.4 μW, 计算得光生电流线密度为0.064 μA/μm, 光生电流为0.128 μA, 响应度为0.32 A/W。从图中可以看出, 负极收集到的光生载流子总是小于在耗尽区产生的光生电流的, 这是由于负极电流不仅有光生电流成分, 还有二极管反向电流。以上两个电流是反向的相抵消的。

图7表征的是不同I层长度器件的直流特性。稳定负极电压Vcathode=2 V的条件下, 上图为光生电流线密度随光照强度的变化规律, 下图为负极电流线密度随光照强度的变化规律。

图7中的右图显示了光生载流子随光照强度增加有不断增大的趋势, 而左图表明负极电流的提升却很缓慢。这说明了随着器件尺寸的增加, 负极的收集效率是不断降低的。维持负极电压Vcathode=2 V显然无法满足50 μm这种大尺寸器件的需要, 而使用类似较大面积的器件时需要更高的负极电压。

图8为不同I层长度器件的瞬态特性, 当光功率由5 W/cm2在1 ns内降为0, 负极电压Vcathode=2 V, 入射光为683 nm的单色光时, 有效的光生电流的变化。从图中可以看出无论是20 μm, 25 μm, 50 μm的器件, 它们的响应时间都在ns量级, 这表明该种器件的响应速度是非常快的。

仿真结果显示I层的长度越大, 光生电流则越大, 光响应度越高, 要求的负极电压也就越高。但是同时负极的收集效率却随电压的增加而不断降低。长度较长的光电二极管并没有表现出明显的频率特性的不足, 响应速度稍微降低了, 几种尺寸的瞬态响应几乎是一样的。同时它们的光谱特性也基本是一致的, 峰值均在λ=0.6 μm处。虽然长度较长的器件在光生电流, 量子效率等方面表现出优势, 但这些都是以牺牲芯片的集成度为代价的, 相同的芯片尺寸可以制造20 μm的光电二极管数量至少两倍于50 μm光电二极管数量。而且可以预见, 过大尺寸的器件将越来越无法满足高频高速度的电路要求。

文献[10]已经研究了版图尺寸为15 μm相似的结构, 通过调整顶层Si厚度为3 μm和5 μm讨论器件性能的差异。同样地, 针对I层的厚度, 我们也设置了不同的尺寸来研究器件的性能影响, 如图9、10、11所示。

图9表征了不同I层厚度器件的直流特性, 上图和下图分别为光生电流线密度、负极电流线密度随光照强度的变化曲线。从图中可以看出在相同光照强度的条件下, 随着器件厚度的不断提升, 光生电流、负极电流都提高了。但是以光照强度b1=0.6 W/cm2为参照, 3 μm、5 μm、7 μm的器件的光生电流分别为0.313 μA/μm、0.378 μA/μm、0.395 μA/μm, 5 μm相比3 μm提升了约20.8%, 而7 μm相比5 μm提升了约4.8%。该现象可以解释为, 在表1的掺杂水平下, 深扩散PN结深在3.5 μm～4 μm。在结深以内, 器件的光生电流随器件厚度的提升还是相当明显的。当器件的厚度超过了结深范围以外, 则厚度对光生电流的提升幅度是越来越小的。负极电流的情况也同样如此。

图10表征了不同I层厚度器件的的光谱响应。从图中可以看出, 在波长λ=0.5 μm之前3 μm厚度的器件的光生电流与5 μm、7 μm的器件的光生电流基本相同, 甚至要略高于它们。但是随着波长的提高, 光生电流线密度的逐渐形成以下关系, I7 μm>I5 μm>I3 μm。当器件的厚度由5 μm变化至7 μm时, 光生电流的峰值响应由λ=0.6变化为λ=0.7 μm。

图11显示了不同I层厚度器件的的瞬态响应, 可以看出随着器件厚度的不断的提高, 其反应速度有所降低, 但幅度很小。

模拟结果显示器件的厚度越大, 则光生电流越大。当器件的厚度在PN结深以内时, 光生电流随厚度的变化比较明显。当器件的厚度超过了PN结深后, 光生电流关于厚度的变化则十分有限。光谱特性显示, 厚度较大的器件的长波响应要好于厚度小的器件, 而短波响应则基本一致。通过调整器件的厚度可以调节器件的峰值响应。这说明了短波长的光在该光电二极管中的表面区域被吸收, 而长波长的光可以投射进入二极管的深部进而被吸收。器件的厚度对频率的影响也较有限, 虽然厚度较大的响应速度相比之下是有所降低的。

4 总结

本文设计了一种高响应, 高截止频率的PIN光电二极管的结构图, 通过对器件的的模拟和结果的分析, 说明了该光电二极管频率特性和响应度基本让人满意, 可以调节I层的尺寸来获得不同的峰值响应与速度, 保留了PIN光电二极管的主要优点。

参考文献

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职高二极管教学设计篇8

关键词：半导体；三极管电路；教学研究

一、基于概念对教学思路进行规划

针对半导体三极管模拟电子学教学的概念相对比较多，因此在教学过程中要结合概念对教学思路进行规划。具体的根据双机型三极管来进行教學规划，首先了解制作三极管的目标，实现信号的具体传输处理、电子开关掌握、逻辑性电路运算、能量的转换等。三极管实现以上目的主要是因为其结构特点，其次教师应该在教学的过程中引导学生理解三极管静态与放大区小信号环境中的控制与理解，同时理解为什么要对三极管中的频率特征等问题进行分析，能够实现怎样的意义，只有掌握了这些才能够了解三极管的基本概念。

二、教学实现理论与实践的结合

通过对三极管教学概念的理解后，需要在教学中实现对理论与实践的有效结合，当然在教学的过程中一定要有针对性地去解决理论性问题，通过解决实际的问题来吸引学生的兴趣，例如教师在教学的过程中可以通过进行一些模拟的实验，模拟电子的基础实验需要利用一些硬件与软件的仿真结合来实现，这个时候教师可以利用实验来要求学生进行理论课程的理解，然后对每一个知识点在课程中的比例来设定一定的分数，帮助学生更好地理解三极管的知识点。其次需要在理论课程教学的过程中，一定要对一些应用性的例题进行系统的讲解，例如在信号测试的应用中针对滤波器的应用向学生做一些拓展的讲解，同时让学生在实际的试验中感受光电流对滤波器的影响，通过一系列的讲解实践之后学生对三极管的电路问题就有了自己的理解，因此一定要实现对理论与实践知识的结合，从而在半导体三极管电路教学中实现系统性。

由于文字性表述本身的枯燥性，学生往往不会认真阅读，或者即便阅读也很少真正对其进行思考，这时就需要教师帮助学生对教材的要求进行分析，有意识地通过在实验活动开展前设置问题等方法强化实验目的，让学生带着问题进行实验操作，从而提高实验教学的实效性。如在“半导体三极管电路”的实验中，影响实验的因素很多，老师在实验的过程中应该向学生系统地讲解每一个可能出现的问题。在学生实验的过程中，受到此类因素的影响导致实验结果与教材定论不一致时，教师应积极帮助学生进行分析，对学生的实验结果作出一个科学合理的解释，让学生对自己的实验结果与定论不一致的现象有一个全新的认识。

三、加强辅导，提高学生的自学能力

以往的教学过程，教师对于一些实操性教学的后期辅导问题相对不太重视，经过了实践的推敲，发现对像三极管这类的电路实操性的教学一定要注意教学活动后的辅导，实现对教学课程的落实，例如教师在三极管实操教学的过程中可以选两名学生作为助教，帮助老师及时反映学生的课后问题，同时根据实际的情况进行针对性的辅导，提高学生对电路问题的学习与研究，只有这样才能够保证教学任务的完成，同时帮助学生了解实验教学的目的后，才能促使学生更为周密地掌握实验活动的细节，但在实践教学的过程中，学生由于自身的观察、分析问题的能力的限制，常常会发生被实验现象吸引，偏离既定实验目的的现象，这就要求教师应当结合教材内容，按照实验的步骤，帮助学生设计正确的实验流程和步骤，确保学生熟悉试验活动的目的，以保证实验活动的顺利进行。

半导体三极管电路教学是一个实操性特别强的课程，因此在教学的过程中一定要加强对理论与实践的结合，同时帮助学生认识教学中存在的问题。

参考文献：

卢建兵.探究式教学在中专模拟电路中的设计与实践[J].西北师范大学，2012（11）.

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功率二极管10-04

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