半导体二极管 电子教案

半导体二极管 电子教案（共4篇）

半导体二极管 电子教案 篇1

第一章 半导体二极管

内容简介

本章首先介绍半导体的导电性能和特点，进而从原子结构给与解释。先讨论PN结的形成和PN结的特性，然后介绍半导体二极管特性曲线和主要参数。分析这些管子组成的几种简单的应用电路，最后列出常用二极管参数及技能训练项目。知识教学目标

1.了解半导体基础知识，掌握PN结的单向导电特性； 2.熟悉二极管的基本结构、伏安特性和主要参数； 3.掌握二极管电路的分析方法； 4.了解特殊二极管及其应用。技能教学目标

能够识别和检测二极管，会测定二极管简单应用电路参数。本章重点

1.要求掌握器件外特性，以便能正确使用和合理选择这些器件。如：半导体二极管：伏安特性，主要参数，单向导电性。

2.二极管电路的分析与应用。本章难点

1.半导体二极管的伏安特性，主要参数，单向导电性。

2.二极管电路分析方法。课时 4课时

题目：半导体、PN结

教学目标：了解本征半导体，杂质半导体的区别，从而得出半导体特性。记住半导体PN结的特性。教学重点：

1、半导体特性；

2、半导体PN结的特性；

教学难点：

1、半导体单向导电性。

2、半导体PN结分别加正反向电压导通与截止的特性。教学方法：讲授 教具：色粉笔

新课导入：电子技术基础是我们这学期新开的一门专业课，它包含各个基本小型电路的介绍及使用分析，这次课我们来学习一种材质：半导体。为以后的电路分析打下基础。

新授：

从导电性能上看，通常可将物质为三大类：导体： 电阻率，缘体：电阻率，半导体：电阻率ρ介于前两者之间。目前制造半导体器件材料用得最多的有：

单一元素的半导体——硅(Si)和锗(Ge);化合物半导体 —— 砷化镓(GaAs)。

图1.1.1 半导体示例

1.1.1 本征半导体

了解：

纯净的半导体称为本征半导体。用于制造半导体器件的纯硅和锗都是四价元素，其最外层原子轨道上有四个电子（称为价电子）。在单晶结构中，由于原子排列的有序性，价电子为相邻的原子所共有，形成图1.1.2所示的共价健结构，图中+4代表四价元素原子核和内层电子所具有的净电荷。共价键中的一些价电子由于热运动获得一些能量，从而摆脱共价键的约束成为自由电子，同时在共价键上留下空位，我们称这些空位为空穴，它带正电。在外电场作用下，自由电子产生定向移动，形成电子电流；同时价电子也按一定的方向一次填补空穴，从而使空穴产生定向移动，形成空穴电流。

因此，半导体中有自由电子和空穴两种载流参与导电，分别形成电子电流和空穴电流，这一点与金属导体的导电机理不同。

1.1.2 杂质半导体

在本征半导体中掺入某些微量的杂质，就会使半导体的导电性能发生显著变化。其原因是掺杂半导体的某种载流子浓度大大增加。

一、N型半导体

若在四价的硅或锗的晶体中掺入少量的五价元素(如磷、锑、砷等)，则晶体点阵中的某些半导体原子被杂质取代，磷原子的最外层有五个价电子，其中四个与相邻的半导体原 子形成共价键，必定多出一个电 子，这个电子几乎不受束缚，很容易被激发而成为自由电子，这样，在该半导体中就存在大量的自由电子载流子，空穴是少数载流子，这种半导体就是N型半导体

图1.1.3 N型半导体结构

二、P型半导体

若在四价的硅或锗的晶体中少量的三价元素，如硼，晶体点阵中的某些半导体原子被杂质取代，硼原子的最外层有三个价电子，与相邻的半导体原子形成共价键时，产生一个空穴。这个空穴可能吸引束缚电子来填补，使得硼原子成为不能移动的带负电的离子,因而在该半导体中就存在大量的空穴载流子,当然,其中还有少数由于本征激发而产生的自由电子，如图1.1.4所示。

需要指出的是,无论是N型还是P型半导体,都是呈电中性的。

*综上所述，半导体特性：

*

1、半导体的导电能力介于导体与绝缘体之间。

2、在一定温度下，本征半导体因本征激发而产生自由 电子和空穴对，故其有一定的导电能力。*

3、本征半导体的导电能力主要由温度决定；杂质半导体的导电能力主要由所掺杂质的浓度决定。

4、P型半导体中空穴是多子，自由电子是少子。N型半导体中自由电子是多子，空穴是少子。*

5、半导体的导电能力与温度、光强、杂质浓度和材料性质有关。

1.1.3 PN结

一、PN 结的形成

在同一片半导体基片上，分别制造P 型半导体和N 型半导体，经过载流子的扩散，在它们的交界面处就形成了PN 结。PN结是多数载流子的扩散运动和少数载流子的漂移运动相较量,最终达到动态平衡的必然结果，相当于两个区之间没有电荷运动，空间电荷区的厚度固定不变。

二、PN结的单向导电性

1、PN结的偏置

PN结加上正向电压（正向偏置）的意思都是：P区加正、N区加负电压。PN结加上反向电压（反向偏置）的意思都是： P区加负、N区加正电压。

2、PN结正偏

如上图1.1.6所示,当PN结正偏时，外加电源形成的电场加强了载流子的扩散运动，削弱了内电场，耗尽层变薄，因而多子的扩散运动形成了较大的扩散电流。用流程图表述如下：PN结正偏外电场削弱内电场

耗尽层变薄 扩散运动漂移运动多子扩散运动形成正向电流。

3、PN结的反偏

在PN结加反向偏置时,如图1.1.7所示，外加电源形成的外电场加强了内电场，多子的扩散运动受到阻碍，耗尽层变厚；少子的漂移运动加强，形成较小的漂移电流。其过程表述如下： PN结反偏 外电场加强内电场 耗尽层变厚扩散运动漂移运动 少子漂移运动形成反向电流。

综上所述：

1）PN结加正向电压时，具有较大的正向扩散电流，呈现低电阻，PN结导通；

2）PN结加反向电压时，具有很小的反向漂移电流，呈现高电阻，PN结截止。

课后总结：这次课我们认识了半导体材料。对于半导体的特性，PN结的特性进行对比记忆，由大家课下熟悉完成记忆。作业：练习册1.1 板书设计：

一、半导体

1、本征半导体

2、杂质半导体：

二、PN结题目：1.2 二极管的特性及主要参数

教学目标：了解二极管的特性，分析使用二极管时的主要参数-伏安特性。教学重点：二极管结构分析，伏安特性的分析； 教学难点：

1、伏安特性分析。

2、几个参数的记忆及区分。教学方法：讲授 教具：色粉笔

新课导入：上次课我们认识了半导体器件中常用的器件“二极管”，在使用过程中不仅要了解它的参数也是不行的，这次我们继续学习它的特性及参数要求。

新授：

1.2.1 半导体二极管的结构和符号

形成PN结的P型半导体和N型半导体上，分别引出两根金属引线，并用管壳封装，就制成二极管。其中从P区引出的线为正极，从N区引出的线为负极。二极管的结构外形及在电路中的文字符号如图1.2.1所示。在图1.2.1(b)所示电路符号中，箭头指向为正向导通电流方向，二极管常见的封装形式如图1.2.2所示。

1.2.2 二极管的伏—安特性

半导体二极管的核心是PN结，它的特性就是PN结的单向导电特性。常利用伏一安特性曲线来形象地描述二极管的单向导电性。所谓伏安特性，是指二极管两端电压和流过二极管电流的关系，可用电路图来测量。若以电压为横坐标，电流为纵坐标，用作图法把电压、电流的对应值用平滑曲线连接起来，就构 成二极管的伏—安特性曲线，如图1.2.3所示(图中虚线为锗管的伏—安特性，实线为硅管的伏—安特性)，下面以二极管的伏—安特性曲线加以说明。

一、正向特性

当二极管两端加正向电压时，就产生正向电流，正向电压较小时，正向电流极小(几乎为零)，这一部分称为死区，相应的A(A′)点的电压命名为死区电压。

二极管正向导通时，要特别注意它的正向电流不能超过最大值，否则将烧坏PN结。

二、反向特性

当二极管两端加上反向电压时，在开始很大范围内，二极管相当于非常大的电阻，反向电流很小，且不随反向电压而变化。此时的电流称之为反向饱和电流，如图1.2.3中0C(或O′C′)段所示。

三、反向击穿特性

二极管反向电压加到定数值时，反向电流急剧增大，这种现象称为反向击穿。此时的电压称为反向击穿电压用表示，如图1.2.3中CD(或C′D′)段所示。

四、死区电压：锗——0.2V 硅——0.5V

五、导通电压降：锗——0.3V 硅——0.7V 1.2.3 半导体二极管的主要参数和分类

基本参数：

1．最大整流电流 最大整流电流是指二极管长期工作时，允许通过的最大平均电流使用正向平均电流能超过此值，否则二极管会击穿。

2．最大反向工作电压

最大反向工作电压是指二极管正常工作时，所承受的最高反向电压(峰值)。通常手册上给出的最大反向工作电压是击穿电压的一半左右。

3．二极管的直流电阻

二极管的直流电阻指加在二极管两端的直流电压与流过二极管的直流电流的比值。二极管的正向电阻较小，约为几欧到几千欧；反向电阻很大，一般可达零点几兆欧以上。

4．最高工作频率

最高工作频率是指二极管正常工作时上、下限频率，它的大小与PN结的结电容有超过此值，二极管单向导电特性变差。

课后总结：

这次课的重点：

1、二极管结构及其单向导电性

2、死区电压：锗——0.2V 硅——0.5V

3、导通电压降：锗——0.3V 硅——0.7V

4、二极管反向电压加到定数值时，反向电流急剧增大，这种现象称为反向击穿

作业：练习册1.2填空1-5题

板书设计：

一、半导体二极管的结构和符号 二、二极管的伏—安特性

三、半导体二极管的主要参数和分类 题目：1.4特殊二极管、二极管的检测及应用

教学目标：

1、稳压二极管、发光二级管及光电二极管的特点

2、学习二极管极性检测

3、学习二极管好坏的检测 教学重点：

1、学习二极管极性检测

2、学习二极管好坏的检测 教学难点：

1、二极管的检测

2、二极管的应用 教学方法：讲授 教具：色粉笔

新课导入：二极管大家已经知道是什么电子器件，那么如果拿来一个二极管，如何知道它的正负极？二极管的好坏该怎样检测？这一系列使用前应该做的准备都是必须有的，现在我们就来学习他的检测方法！

新授：

1.4.1 稳压二极管

稳压电路利用稳压二极管在反向击穿特性来实现稳压。下面简要介绍稳压二极管基本知识。

一、稳压二极管的工作特性

稳压二极管简称稳压管，它的伏一安特性曲线和在电路中的符号如图1.4.1所示。稳压管和普通二极管正向特性相同，不同的是反向击穿电压较低，且击穿特性陡峭，这说明反向电流在较大范围内变化时，击穿电压基本不变，稳压管正是利用反向击穿特性来实现稳压的，此时击穿电压称为稳定工作电压，用 UZ表示。

二、稳压管的主要参数 1.稳定电压UZ

稳定电压UZ 即反向击穿电压。由于击穿电压与制造工艺、环境温度和工作电流有关，手册中只能给出某一型号的稳压范围。2.稳定电流IZ

稳定电流IZ 是指稳压管工作至稳定状态时流过的电流。当稳压管稳定电流小于最小稳定电流 时，没有稳定作用；大于最大稳定电流 时，管子因过流而损坏。稳压管由于受热而击穿。

1.4.2 发光二极管与光电二极管

一、发光二极管

发光二极管是一种把电能变成光能的器件，由磷化镓、砷化镓等半导体材料制成，电路符号见图1.4.3,当给发光二极管加上偏压，有一定的电流流过时二极管就会发光，这是由于PN结的电子和空穴直接复合放出能量的结果。

① 颜色：发光二极管的种类按发光的颜色可分为：红色、蓝色、黄色、绿色和无色 ② 正负极：管脚引线较长者为正极，较短者为负极。③ 不同颜色发光二级管工作电压：

发光二极管工作时导通电压比普通二极管大，其工作电压随材料不同而不同，一般为1.7v～2.4v。

普通绿、红、黄二极管工作电压约为2v，白色发光二极管电压通常高于2.4v； 蓝色发光二极管工作电压一般高于3.3v。

发光二极管的工作电流一般为2mA～25mA。发光二极管广泛应用于各种电子仪器仪表、计算机、电视机的电源指示和信号指示，还可以做成七段译码显示器等。

二、光电二极管

光电二极管又叫光敏二极管，外形如图1.4.5。光电二极管也是由一个PN 结构成，但是它的PN面积较大，通过管壳上的一个玻璃来接收入射光。它是利用PN在施加反向电压时，在光线照射下反向电阻由大变小来工作的，其工作电路如1.4.4。光电二极管可用于光测量、光电控制等方面，如遥控接收器、光纤通讯、激光头中都用到光电二极管。

1.5 二极管的检测与应用

1、二极管的识别

二极管正负极、规格、功能和制造材料一般可以通过管壳上的标志和查阅手册(本章内容后附有实用资料)来判断，如IN4001通过壳上的标志可判断正负极，查阅手册可知它是整流管，参数是1A/50V;2CW15查阅手册可知它是N型硅材料稳压管。如果管壳上无符号或标志不清，就需要用万用表来检测。

2、二极管的检测

二极管的检测主要是判断其正负极和质量好坏。

基本方法：

(1)选档位

将万用表量程调至 R×100Ω 或 R×1KΩ档（一般不用 R×1Ω档，因其电流较大，而 R×10K档电压过高管子易击穿）(2)测电阻

将两表笔分别接触二极管两个电极，测得一个电阻值，交换一次电极再测一次，从而得到两个电阻值。

正向电阻＜5KΩ 反向电阻＞500KΩ，如图1.5.1所示。（3）问题分析

性能好的二极管，一般反向电阻比正向电阻大几百倍。① ② ③ ④ 如两次测得的正、反向电阻很小或等于零，则说明管子内部已击穿或短路； 如果正、反向电阻均很大或接近无穷大，说明管子内部已开路； 如果电阻值相差不大，说明管子性能变差； 在上述三种情况的二极管均不能使用。

作业：练习册1.2填空1-5题 课后总结：

这次课的重点：

1、各种特别二极管的特点简介

2、二极管的极性及性能好坏的检测

板书设计：

1、各种特别二极管的特点简介

2、二极管的极性及性能好坏的检测

晶体三极管教案 篇2

第＿＿＿周 课时＿＿＿节 执教者：＿＿＿

一、教学目标

1.知识目标：使学生掌握三极管的结构、符号、类型及其电流的放大作用。2.能力目标：使学生对三极管的内部结构及放大工作原理有更具体的了解及认识。

二、教学重点、难点

（1）使学生掌握三极管的结构、符号、类型及其电流的放大作用。（2）掌握半导体三极管中的电流分配关系；

（3）理解半导体三极管的放大作用，共发射极电路的输入、输出特性曲线，主要参数及温度对参数的影响。

三、教学过程：

（1）.晶体三极管的基本结构和符号：

有3个区――发射区、基区、集电区；

2个结――发射结(BE 结)、集电结(BC 结)；

3个电极――发射极 e(E)、基极 b(B)和集电极 c(C)；

2种类型――PNP 型管和NPN型管。

（2）工艺要求：

发射区掺杂浓度较大；基区很薄且掺杂最少；集电区比发射区体积大且掺杂少。

晶体三极管的符号

箭头：表示发射结加正向电压时的电流方向。

（3）三极管的放大的条件 ：发射结正偏

、集电结反偏

从电位的角度看：NPN管，发射结正偏VB>VE；集电结反偏，VC>VB。

PNP管，发射结正偏VB

(4)晶体三极管有三种基本连接方式：共发射极、共基极和共集电极接法。最常用的是共发射极接法。

(5)三极管内电流的分配和放大作用

三极管中电流分配关系如下：

因

很小，则

晶体三极管的电流放大作用-------基极电流微小的变化，引起集电极电流 IC 较大变化。

交流电流放大系数 b——表示三极管放大交流电流的能力

直流电流放大系数

——表示三极管放大直流电流的能力

通常，所以

可表示为

(6)三极管的输入和输出特性: 输入特性曲线：

集射极之间的电压

一定时，发射结电压

与基极电流

之间的关系曲线。特性曲线有如下特点：

1．当

≥2V 时，特性曲线基本重合。

2．当

很小时，等于零，三极管处于截止状态。

3．当

大于门坎电压(硅管约 0.5 V，锗管约 0.2 V)时，逐渐增大，三极管开始导通。

4．三极管导通后，基本不变。硅管约为 0.7 V，锗管约为 0.3 V，称为三极管的导通电压。

5． 与

成非线性关系。

输出特性曲线：

在基极电流 一定时，集、射极之间的电压

与集电极电流的关系曲线

1．截止区

外部条件：发射结反偏或两端电压为零。

工作特点：，管子工作在截止状态。

2．饱和区

外部条件：发射结和集电结均为正偏。

工作特点：，管子工作在饱和状态。

称为饱和管压降，小功率硅管约 0.3 V，锗管约为 0.1 V。

3、放大区

外部条件：发射结正偏和集电结反偏。工作特点：Ic保持恒定

(7)三极管的主要参数

1．集电极最大允许电流

三极管工作时，当集电极电流超过时，管子性能将显著下降，并有可能烧坏管子。

2．集电极最大允许耗散功率

当管子集电结两端电压与通过电流的乘积超过此值时，管子性能变坏或烧毁。

3．集电极――发射极间反向击穿电压

管子基极开路时，集电极和发射极之间的最大允许电压。当电压越过此值时，管子将发生电压击穿，若电击穿导致热击穿会损坏管子。

四、教学小结：

高一物理半导体教案 篇3

教学目的：（1）掌握伏安法测电阻的原理，方法。

（2）了解欧姆表的基本构造，简单原理和测量电阻的方法。教 具：万用表一个，电阻若干

课时安排：伏安法1课时；欧姆表法1课时.教学过程：

引入新课：电阻值是导体的一个重要特性，测量导体的电阻值有很多用途，我们发展了许多测量电阻值的方法。现在只介绍其中的两种方法：伏安法和欧姆表法。

新课教学: 1.伏安法:(1)一般地说,一个物理量的定义就告诉了我们测量它的方法.伏安法测电阻是根据电阻的定义来的.设 问: 电阻是如何定义的?(要求学生回答R=U/I)说 明: 根据定义可知只要测出电阻两端的电压UR和通过电阻的电流IR就可以算出电阻值Rx=UR/IR..这种测量电阻的方法叫做伏安法.(注意:用符号UR,IR是为了准确表达电阻上的电压和电阻中通过的电流)(2)具体测量时应在待测电阻Rx上加一电压,再用伏特表,安培表测电压,电流.(引导学生画出图甲和图乙所示的两种测量电路)指 出:（甲）图叫安培表外接法，（乙）图叫安培表内接法。

说 明： 我们认为待测电阻值就等于电压表读数

与安培表读数之比.设 问:（甲）（乙）两图测量的电阻值相同吗? 引导学生讨论,总结讨论结果时明确下述问题.按照定义Rx=UR/IR 但实际上电压表,电流表都有一定的电阻.对(甲)图,伏特表指示的电压UV等于电阻两端的电压UR,即UV=UR.安培表指示的电流IA等于通过电阻和伏特表电流之和,即IA=IR+IV.故(甲)图测得的电阻值Rx甲=UV/IA=UR/(IR+IV)＜待测电阻的真实值Rx=UR/IR

即RX甲＜Rx.对（乙）图,伏特表指示的电压UV等于电阻和安培表的电压之和,即UV=UR+UA.安培表指示的电流等于通过电阻的电流,即IR=IA.故（乙）图测得的电阻值Rx乙=UV/IA=(UR+UA)/IR＞电阻的真实值Rx

即Rx乙＞Rx.设问(甲)（乙）两图的测量都有误差,为了减小误差我们应该选(甲)图还是选（乙）图的电路来测量呢? 要求学生根据上述思想得到结论: RX＜＜RV时：用(甲)图电路测量误差小,且总是偏小.RX＞＞RA时：用（乙）图电路测量误差小,且总是偏大.(3)例题分析: 设已知伏特表电阻RV=5000欧,安培表电阻RA=0.2000欧

①待测电阻RX约为几欧,应采用哪个电路图来测理电阻?(甲)如电压表示数为2.50伏,电流表示数为0.50安,则Rx的测量值是多少?(5.0欧)RX的准确值是多少?(5.01欧)②若待测电阻RX约为几百欧,应采用哪个电路图来测量?(乙)如电压表示数为16.0伏,安培表示数为0.080安.求RX的测量值和准确值(200欧；199.8欧)作

业：《高二物理》P62（1）（2）

2．欧姆表

提出：伏安法测电阻的缺点除了测量原理上带来的误差外，还要同时应用两个电表：电压表和安培表，也不方便.实际中常用欧姆表粗测电阻值.(1)欧姆表测电阻的原理:是闭合电路欧姆定律.如图所示:I=ε/(r+Rg+Rx).如已知电池电动势ε,内电阻r,电流表内阻Rg,则只要测电流I就可算出待测电阻值Rx.(2)欧姆表的基本构造: 如图所示:电池(ε,r)与电流表(Rg),可变电阻(R)串联.红表笔接电池负极 黑表笔通过R,Rg接电池正极.Ⅰ:红黑表笔短路时 Rx=0,调整R使电表满偏.Ig=ε/(Rg+r+R)电流表指针满偏时 表明Rx=0 我们把Rg+r+Rx叫欧姆表的中值电阻R内 Ⅱ:红黑表笔不接触时

I=0指针不发生偏转,即指着电流表的零点.Rx=∞ Ⅲ:红黑表笔间接上待测电阻Rg时

电流I=ε/Rg+R+r+Rx 已知ε和R内,测出I就可算出Rx Rx改变,I随着改变.可见每一个Rx值都有一个对应的电 流值I.如果我们在刻度盘上直接标出与I对应的电阻Rx 的值,那么只要用红黑表笔分别接触待测电阻的两端,就可 以从表盘上直接读出它的阻值.说明:欧姆表的刻度值与伏特表和安培表不同.欧姆表是反刻 度的.指针满偏时Rx=0,指针不动时Rx=∞；欧姆表的刻度不 均匀.(3)使用方法: 选择合适档位: 根据Rx的估计值选择合档位使指针在中点附

半导体二极管 电子教案 篇4

2009年5月，公司成功收购德国奇梦达中国研发中心，完整保留了原世界级团队，跨越式拥有了先进的产品设计研发能力和创新平台，并迅速研发中国自主品牌的动态随机存储器（DRAM、内存芯片）产品。自2010年6月，华芯大容量DRAM芯片，通过严格应用测试与认证成功量产上市，打破国外垄断、填补国内空白。华芯DRAM产品在功耗与性能上有明显优势，目前广泛用于各种服务器、计算机、笔记本电脑、高清电视、机顶盒和各类数码设备。2010年底，华芯DRAM芯片入选 “中国芯最佳潜质奖”（工信部软件与集成电路促进中心）；入选2010年度十大“中国半导体创新产品奖”（中国半导体行业协会）。

华芯在省委省政府的指导下，按“先两头，后中间”的发展思路，在产品设计和市场推广取得良好进展的同时，加快建设世界先进水平的集成电路封装测试生产线，提供12英寸晶圆为主的、高端集成电路芯片封装测试，并开展新型的封装工艺的研发，不断提升我国集成电路封装测试的水平。目前，一期工程已开始建设，计划2011年底建成投产，华芯封装测试生产线将成为山东省第一个高端集成电路封装测试基地，对于山东省和中国集成电路产业的发展都具有重要得推动作用。

地 址：山东省济南市高新区新泺大街1768号