海南省三亚技工学校海南省三亚技工学校 海南三亚中等职业技术学校海南三亚中等职业技术学校 理论课教案理论课教案任课教师姓 名郜普艳任课班级11 电气雨露科 目电子技术基础授课日期第 1 周星期 1（ 2 月 13 日）本教案授课节数2审批课题1 一 1 半导体二极管课型理论课教学目的1.知识目标：使学生掌握半导体的基本概念、二极管工作特性、伏安特性以及工 作状态的判断。2.能力目标：使学生对半导体器件内部结构及工作原理有更具体的了解及认识。3.德育目标：培养学生养优良的道德品质，及良好的职业道德。教学重点1.使学生掌握二极管工作特性、伏安特性以及工作状态的判断。教学难点1.使学生掌握二极管工作特性、伏安特性以及工作状态的判断。教学方法教学手段教具设备1. 教学教具：实物教具2. 教学方法：讲解法、提问启发法、谈话教学法、讨论教学法、案例教学法、归纳总结法课前准备：教室、教学教具的准备落实到位教学过程（含课前准备、组织教学、复习提问、导入新课、讲授新课、练习巩固新课、总结、布置作业及预习；板书板画设计与时间分配）教学过程一、组织教学：（1）由班长组织学生提前 5 分钟进入课堂点名考勤；检查学生着装，仪容仪表，准备上课。(2)上课，师生问候：师：“上课！”，班长：“起立！”，师：“同学们好！”，生：“老师好！”，师“请坐！”二、导入新课：用半导体材料制成的半导体器件是 20 世纪中叶发展起来的新型电子器件。由于它具有体积小、质量轻、工作可靠、使用寿命长、耗电量小等优点，因而在电子技术中得到了广泛应用。备 注（3 分钟）导入法 第一章 半导体二极管三、讲授新课1-1 半导体的基本知识1半导体的基本概念物质按导电能力可分为：导体：自然界中很容易导电的物质称为导体，金属一般都是导体，如铁、铜、铝等。绝缘体：有的物质几乎不导电，称为绝缘体，如橡皮、陶瓷、塑料和石英。半导体：另有一类物质的导电特性处于导体和绝缘体之间，如锗、硅、砷化镓和一些硫化物、氧化物等。注：半导体器件多用 硅 和 锗两种材料。 （通常也称为：晶体管）2. 半导体的导电特性（1）热敏特性（大多对温度比较敏感）：如热敏电阻器（2）光敏特性（受光照射后，导电能力增强，电阻减小）：如光敏电阻、光电二极管、光电探测器等。（3）掺杂特性（掺入微量元素的某种杂质元素，导电能力增强，电阻急剧减小，可制成 N 型和 P 型两种杂质半导体）：如二极管、三极管。纯净半导体称为本征半导体，导电能力极弱。 1-2 半导体二极管1. 结构及符号 二极管的几种常见结构:备 注板书（20 分钟）讲述法谈话法讲解法2. 二极管单向导电性1）PN 结加不同极性电压，表现不同特性。正向电压（正向偏压、正偏） 指 P 区接高电位， N 区接低电位。 反向电压（反向偏压、反偏）指 P 区接低电位， N 区接高电位。2）二极管的主要特性（1）加正向电压导通，内部电阻较小。（2）加反向电压截止，内部电阻较大。单向导电性 是二极管的 最重量的特性。3二极管的伏安特性曲线二极管的伏安特性也就是 PN 结的伏安特性。 把二极管的电流随外加偏置电压的变化规律， 称为二极管的伏安特性， 以曲线的形式描绘出来，就是伏安特性曲线。 二极管的伏安特性曲线如图 1-12 所示， 下面分三部分对二极管的伏安特性曲线进行分析。4. 主要参数（1）最大整流电流 IOM二极管长期使用时，允许流过二极管的最大正向平均电流。（2）反向击穿电压 UBR二极管反向击穿时的电压值。击穿时反向电流剧增，二极管的单向导电性被破坏，甚至过热而烧坏。手册上给出的最高反向工作电压 UWRM一般是 UBR 的一半。（3） 反向电流 IR指二极管加反向峰值工作电压时的反向电流。反向电流大，说明管子的单向导电性差，因此反向电流越小越好。反向电流受温度的影响，温度越高反向电流越大。硅管的反向电流较小，锗管的反向电流要比硅管大几十到几百倍。以上均是二极管的直流参数，二极管的应用是主要利用它的单向导电性，主要应用于整流、限幅、保护等等。下面介绍两个交流参数：（4）微变电阻 rDrD 是二极管特性曲线上工作点 Q 附近电压的变化与电流的变化之比：显然，rD是对 Q 附近的微小变化区域内的电阻。二极管：死区电压=0 .5V，正向压降0.7V(硅二极管) 理想二极管：死区电压=0 ，正向压降=0 四、课堂练习分析下面三幅图中二极管的工作情况，并计算各图 UAB的电压值？答案：1）UAB=5.3V；2）UAB=0V；3）UAB=6.7V；五、教学小结半导体的基本概念、二极管工作特性、伏安特性以及工作状态的判断。六、布置作业及预习1布置作业：P9 页 习题 1、2、3、4 题； 2预习：1-2 特殊二极管介绍 七、教学后记案例教学 法（15 分钟）练习法（5 分钟）归纳法总结法（2 分钟）海南省三亚技工学校海南省三亚技工学校 海南三亚中等职业技术学校海南三亚中等职业技术学校 理论课教案理论课教案任课教师姓 名郜普艳任课班级11 电气雨露科 目电子技术基础授课日期第 1 周星期 2（ 2 月 14 日）本教案授课节数2审批1课题1-2 半导体二极管课型理论课教学目的1.知识目标：使学生掌握二极管的应用及几种特殊二极管的用途和作用。2.能力目标：使学生对二极管的内部结构及工作原理有更具体的了解及认识。3.德育目标：培养学生养优良的道德品质，及良好的职业道德。教学重点2.使学生掌握二极管的应用及几种特殊二极管的用途和作用。教学难点2.使学生掌握二极管的应用及几种特殊二极管的用途和作用。教学方法教学手段教具设备1. 教学教具：实物教具2. 教学方法：讲解法、提问启发法、谈话教学法、讨论教学法、案例教学法、归纳总结法课前准备：教室、教学教具的准备落实到位教学过程（含课前准备、组织教学、复习提问、导入新课、讲授新课、练习巩固新课、总结、布置作业及预习；板书板画设计与时间分配）教学过程一、组织教学：（1）由班长组织学生提前 5 分钟进入课堂点名考勤；检查学生着装，仪容仪表，准备上课。(2)上课，师生问候：师：“上课！”，班长：“起立！”，师：“同学们好！”，生：“老师好！”，师“请坐！”二、复习提问：二极管的导通特性：正偏导通、 反偏截止的特点。备 注（3 分钟）提问法三、导入新课：二极管在电子技术中广泛地应用于整流、 限幅、 钳位、 开关、 稳压、 检波等方面， 大多是利用其正偏导通、 反偏截止的特点。1-2 半导体二极管四、讲授新课1二极管在电子技术中的应用1）整流应用 利用二极管的单向导电性可以把大小和方向都变化的正弦交流电变为单向脉动的直流电， 如图 1-15 所示。 这种方法简单、 经济， 在日常生活及电子电路中经常采用。 根据这个原理， 还可以构成整流效果更好的单相全波、 单相桥式等整流电路。图 1-1 二极管的整流应用(a) 二极管整流电路; (b) 输入与输出波形2）限幅应用 利用二极管的单向导电性， 将输入电压限定在要求的范围之内， 叫做限幅。 图 1-16 二极管的限幅应用图 1-16（a）所示的双向限幅电路中， 交流输入电压 ui和直流电压 E1都对二极管 VD1起作用； 相应的 VD2也同时受 ui和 E2的控制。 在假设备 注（2 分钟）导入法板书（25 分钟）讲述法谈话法讲解法VD1、 VD2为理想二极管时， 有如下限幅过程发生： 当输入电压 ui3 V时， VD1导通， VD2截止， uo3 V； 当 ui-3 V 时， VD2导通， VD1截止， uo3 V； 当 ui在3 V 与+3 V 之间时， VD1和 VD2均截止， 因此 uoui， 输出波形如图 1-16（b）所示。3）稳压应用 利用二极管反向击穿特性实现稳压。稳压二极管稳压时工作在反向电击穿状态，反向电压应大于稳压电压。 4）开关应用 在数字电路中经常将半导体二极管作为开关元件来使用， 因为二极管具有单向导电性， 可以相当于一个受外加偏置电压控制的无触点开关。 图 1-17 二极管的开关应用 如图 1-17 所示， 为监测发电机组工作的某种仪表的部分电路。 其中us是需要定期通过二极管 VD加入记忆电路的信号， ui为控制信号。当控制信号 ui=10 V 时， VD的负极电位被抬高， 二极管截止， 相当于“开关断开”， us不能通过 VD； 当 ui=0 V 时， VD正偏导通， us可以通过 VD加入记忆电路。 此时二极管相当于“开关闭合”情况。 这样， 二极管 VD就在信号 ui的控制下， 实现了接通或关断 us 信号的作用。2. 二极管的识别与简单测试1） 二极管的极性判别有的二极管从外壳的形状上可以区分电极； 有的二极管的极性用符号印在外壳上， 箭头指向的一端为负极； 还有的二极管用色环或色点来标志(靠近色环的一端是负极， 有色点的一端是正极)。2） 性能测试二极管正、 反向电阻的测量值相差愈大愈好， 一般二极管的正向电阻测量值为几百欧姆， 反向电阻为几十千欧姆到几百千欧姆。 如果测得正、 反向电阻均为无穷大， 说明内部断路； 若测量值均为零， 则说明内部短路； 如测得正、 反向电阻几乎一样大， 这样的二极管已经失去单向导电性， 没有使用价值了。 3. 特殊二极管1）稳压二极管的伏安特性曲线稳压二极管简称稳压管， 是一种用特殊工艺制造的面结型硅半导体二极管， 可以稳定地工作于击穿区而不损坏。 稳压二极管的外形、 内部结构均与普通二极管相似， 其电路符号、 伏安特性曲线如图 1-18 所示。图 1-18 稳压二极管的伏安特性曲线与电路符号（a） 伏安特性曲线; （b） 电路符号2）发光二极管与光电二极管（1）发光二极管 发光二极管属于电光转换器件的一种， 是可以将电能直接转换成光能 的半导体器件， 简称“LED”， 是英文 Light Emitting Diode 的缩写， 其电 路符号如图 1-19 所示。 发光二极管也具有单向导电性： 当外加反偏电压时， 二极管截止， 不发光； 当外加正偏电压导通时， 因流过正向电流而发光。 其发光机理 是由于正偏时电子与空穴复合并释放出能量所致， 而颜色与发光二极管的 材料和掺杂元素有关。 发光二极管可以分为发不可见光和发可见光两种。 前者有发红外光的砷化镓发光二极管等; 后者有发红光、 黄光、 绿光以 及蓝光和紫光的发光二极管等。 发光二极管的工作电流一般约为几至几十毫安， 正偏电压比普通二极 管要高， 约为 1.53 V， 具有功耗小， 体积小， 可直接与集成电路连 接使用的特点。 并且稳定、 可靠、 长寿（105106 小时） 、 光输出响 应速度快（1100 MHz） ， 应用十分方便和广泛， 除应用于信号灯指示 （仪器仪表、 家电等） 、 数字和字符指示（接成七段显示数码管）等发光 显示方式以外， 另一种重要应用是将电信号转变为光信号， 通过光缆传 输， 接受端配合光电转换器件再现电信号， 实现光电耦合、 光纤通信等 应用。 （2）光电二极管 光电二极管又称光敏二极管，是一种将光信号转换成电信号的特殊二极 管。它的反向电流随光照强度的增加而上升，通常在管壳备有一个玻璃窗 口以接受光照。其外形和符号如图所示。 光电二极管工作在反向偏置状态。当管壳上的玻璃窗口无光照时，反向 电流很小，称为暗电流；有光照时反向电流很大，称为亮电流，且光照越 强，亮电流越大。如果在外电路接上负载，便可获得随光照强弱而变化的 电信号。是光电二极管的基本应用电路，无光照时，负载 RL上无电压；有 光照时，亮电流在 RL上转换为电压输出，从而实现光电转换。光敏二极管 的电路符号如图 1-20 所示。案例教学 法3）变容二极管我们在讨论半导体二极管时已经知道： 二极管在高频应用时， 必须要考虑结电容的影响， 而所谓的变容二极管， 就是结电容随反向电压的增加而减小的二极管。 图 1-22（a）所示为变容二极管