教師課時(shí)授課計(jì)劃教師所在部門：學(xué)期授課計(jì)劃的授課順序號(hào)：13授課日期授課班級(jí)課程名稱：電工電子技術(shù)本次課的章節(jié)標(biāo)題：5.1PN結(jié)5.2半導(dǎo)體二極管本次授課目的與要求：1.了解半導(dǎo)體的概念；2.掌握半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性；3.理解半導(dǎo)體如何劃分；4.掌握掌握二極管的符號(hào)和導(dǎo)電特性。新課教法選擇：講授法、討論法、多媒體教學(xué)新課難點(diǎn)、重點(diǎn)與解決措施：重點(diǎn)：半導(dǎo)體的摻雜；難點(diǎn)：N型與P型半導(dǎo)體的區(qū)別；措施：由淺入深，循序漸進(jìn)，圖示法。日?？己藢?duì)象與評(píng)價(jià)：復(fù)習(xí)舊課要點(diǎn)：（2分鐘）1.電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)；2.電動(dòng)機(jī)的工作原理新課引入要點(diǎn)：（3分鐘）1.材料按導(dǎo)電性可以分為絕緣體、導(dǎo)體和半導(dǎo)體三類；2.劃分依據(jù)；3.本征半導(dǎo)體；4.雜質(zhì)半導(dǎo)體。鞏固新課要點(diǎn)：（6分鐘）1.半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性；2.本征半導(dǎo)體；3.雜質(zhì)半導(dǎo)體。4、發(fā)光二極管；光敏二極管；課外作業(yè)（或復(fù)習(xí)題）習(xí)題本課小結(jié)與改進(jìn)措施任課教師：教研室主任審閱：年月日年月日5.1PN結(jié)一、什么是半導(dǎo)體導(dǎo)體容易傳導(dǎo)電流的物質(zhì)，電阻率小于10-4Ω·cm。絕緣體能夠可靠地隔絕電流的物質(zhì)，電阻率大于1010Ω·cm半導(dǎo)體導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體與絕緣體之間的物質(zhì)，硅（Si）、鍺（Ge）是最常見的用于制造各種半導(dǎo)體器件的材料。砷化鎵可采用離子注入摻雜工藝直接制成集成電路，盡管其取代硅、鍺的設(shè)想尚未實(shí)現(xiàn)，但它在激光、發(fā)光和微波等方面已顯示出優(yōu)異的性能。硅電池的理論效率大概為23%，單結(jié)砷化鎵的理論效率達(dá)到27%，多結(jié)砷化鎵的理論效率超過50%。硅光電池耐熱不足200℃，砷化鎵電池耐熱可達(dá)250℃。二、半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性1.熱敏性溫度升高，將使半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力大大增強(qiáng)。2.光敏性對(duì)半導(dǎo)體施于光線照射，光照越強(qiáng)，導(dǎo)電能力越強(qiáng)。3.摻雜性在純凈的半導(dǎo)體中摻入極其微量的雜質(zhì)元素，則它的導(dǎo)電能力將大大增強(qiáng)。應(yīng)用摻雜技術(shù)可以制造出各種半導(dǎo)體元器件。如二極管、三極管、場(chǎng)效應(yīng)管、晶閘管等。半導(dǎo)體材料硅原子序數(shù)14，硅原子中共有14個(gè)墊子圍繞原子核旋轉(zhuǎn)，最外層軌道上有4個(gè)電子（稱為價(jià)電子）。鍺原子序數(shù)32，最外層軌道上也有4個(gè)電子。硅和鍺都是4價(jià)元素。為了方便，常用帶有+4電荷的正離子和周圍的4個(gè)價(jià)電子來表示一個(gè)4價(jià)元素的原子。如圖所示。半導(dǎo)體硅晶體結(jié)構(gòu)示意圖價(jià)電子受自身原子核的束縛，也受相鄰原子核的吸引，不僅圍繞自身的原子核運(yùn)動(dòng)，也出現(xiàn)在圍繞相鄰原子核的軌道上。于是兩個(gè)相鄰的原子共有1對(duì)價(jià)電子，稱為共價(jià)鍵。三、本征半導(dǎo)體在T=0K（即—273℃）和無外界影響的條件下，價(jià)電子均被束縛在共價(jià)鍵中，不易自由移動(dòng)。半導(dǎo)體不能導(dǎo)電，如同絕緣體一樣。當(dāng)半導(dǎo)體溫度升高或受光照等外界因素影響時(shí)（如室溫條件），少數(shù)價(jià)電子獲得能量，掙脫共價(jià)鍵的束縛而成為自由電子，形成帶負(fù)電的載流子。半導(dǎo)體有一定導(dǎo)電能力，由于自由電子數(shù)量少，導(dǎo)電微弱。自由電子在共價(jià)鍵中留下相同數(shù)量的穴位，其被稱為空穴。從效果上看，這種共有電子的填補(bǔ)運(yùn)動(dòng)相當(dāng)于帶正電荷的空穴在按相反方向運(yùn)動(dòng)，稱為空穴運(yùn)動(dòng)，把空穴看成為帶正電的載流子。若溫度升高，單晶的半導(dǎo)體中會(huì)產(chǎn)生一定數(shù)量的電子-空穴對(duì)，這種現(xiàn)象稱為熱激發(fā)。四、雜質(zhì)半導(dǎo)體1.N型半導(dǎo)體（電子型半導(dǎo)體）4價(jià)硅摻入少量5價(jià)雜質(zhì)元素多出1個(gè)電子，其不受共價(jià)鍵的束縛，而只受自身原子核的吸引，這種束縛力弱，室溫下，n＞＞p。2.P型半導(dǎo)體（空穴型半導(dǎo)體）4價(jià)硅摻入少量3價(jià)雜質(zhì)元素，p＞＞n。 在雜質(zhì)半導(dǎo)體中，多子的濃度取決于摻入雜質(zhì)的濃度；少子的濃度取決于溫度。作業(yè)：1.理解概念：價(jià)電子、自由電子、空穴、共價(jià)鍵、本征半導(dǎo)體、雜質(zhì)半導(dǎo)體、熱激發(fā)、本征激發(fā)、復(fù)合、N型半導(dǎo)體、P型半導(dǎo)體、多數(shù)載流子、少數(shù)載流子；2.雜質(zhì)半導(dǎo)體中多數(shù)、少數(shù)載流子的濃度取決于什么5.2半導(dǎo)體二極管一、二極管的外形、結(jié)構(gòu)與符號(hào)二極管就是由半導(dǎo)體制成的。二極管是由一個(gè)PN結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件，將一個(gè)PN結(jié)加上兩條電極引線做成管芯，并用管殼封裝而成。它的外形、內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖和符號(hào)如圖5-6所示。（a）外形（b）內(nèi)部（c）符號(hào)圖5-6二極管二、二極管的特性曲線1．正向偏置與導(dǎo)通狀態(tài)二極管正向電流、電壓關(guān)系實(shí)驗(yàn)電路如圖5-7（a）所示，二極管陽極接電源正極，二極管陰極接電源負(fù)極，二極管處于正向偏置狀態(tài)，根據(jù)PN結(jié)的單向?qū)щ娦钥芍O管內(nèi)的PN結(jié)呈導(dǎo)通狀態(tài)，電路中燈泡處于亮燈狀態(tài)。下面具體分析導(dǎo)通過程。此時(shí)通過調(diào)節(jié)串聯(lián)滑動(dòng)變阻器RP電阻大小，二極管在不同電壓下具有不同的電阻值，記錄每個(gè)電壓下對(duì)應(yīng)的電流值，從而描繪成曲線，5-7（b）所示的二極管正向電流、電壓關(guān)系特性。2．反向偏置與截止?fàn)顟B(tài)二極管的反向電流、電壓關(guān)系實(shí)驗(yàn)電路如圖5-8（a）所示，二極管陽極接電源負(fù)極，二極管陰極接電源正極，二極管反向偏置。根據(jù)PN結(jié)的單向?qū)щ娦钥芍O管內(nèi)的PN結(jié)呈截止?fàn)顟B(tài)，電路中燈泡處于滅燈狀態(tài)。3．二極管的主要參數(shù)二極管的參數(shù)是選擇和使用二極管的依據(jù)。主要參數(shù)有：1）最大整流電流：二極管長(zhǎng)期使用時(shí)，允許流過二極管的最大正向電流。在規(guī)定的散熱條件下，二極管的正向平均電流不能超過此值。2）最大反向工作電壓：指保證二極管不被擊穿所允許施加的最大反向電壓。若查過此值，二極管可能會(huì)被擊穿。通常URM的數(shù)值為反向擊穿電壓的一半。3）最大反向電流：指二極管在常溫下加最大反向工作電壓而未擊穿時(shí)的反向電流。反向電流越小，二極管的單相導(dǎo)電性能越好。它受溫度影響很大，溫度越高，電流數(shù)值越大。4）最高工作頻率最高工作頻率是指允許加在二極管兩端的交流電壓最高頻率。例：銅Cu、鋁Ag、銀Al。例：橡膠、塑料。例：硅、鍺、砷化鎵。硅T↑8℃ni增一倍，鍺T↑12℃ni增一倍。ni—自由電子濃度；pi—空穴濃度?？勺鰺崦粼?，用于溫度變化的檢測(cè)?？勺龉饷粼?，例如光敏電阻，光電管。純凈的，不含其它雜質(zhì)的半導(dǎo)體。注：空穴和自由電子是成對(duì)出現(xiàn)的。這就是半導(dǎo)體具有熱敏性和光敏性的原因。例：磷P、銻Sb、砷As5價(jià)雜質(zhì)原子為施主原子。N型特點(diǎn)：電子為多數(shù)載流子（多子）；空穴為少數(shù)載流子（少子）。例：硼、鎵、銦。3價(jià)雜質(zhì)原子為受主原子。P型特點(diǎn)：空穴為多數(shù)載流子；電子為少數(shù)載流子。河北軌道運(yùn)輸職業(yè)技術(shù)學(xué)院教師課時(shí)授課計(jì)劃教師所在部門：學(xué)期授課計(jì)劃的授課順序號(hào)：14授課日期授課班級(jí)課程名稱：電工電子技術(shù)本次課的章節(jié)標(biāo)題：5.3半導(dǎo)體三極管本次授課目的與要求：1.掌握三極管的符號(hào)和導(dǎo)電特性；2.掌握三極管進(jìn)行電流放大的工作條件。新課教法選擇：講授法、討論法、多媒體教學(xué)新課難點(diǎn)、重點(diǎn)與解決措施：重點(diǎn)：三極管的特性、符號(hào)；難點(diǎn)：放大電路的工作條件；措施：由淺入深，循序漸進(jìn)，圖示法。日?？己藢?duì)象與評(píng)價(jià)：復(fù)習(xí)舊課要點(diǎn)：（2分鐘）1.二極管的種類；2.二極管的工作特性；3.二極管的應(yīng)用；4.特殊二極管。新課引入要點(diǎn)：（3分鐘）三極管是電子工業(yè)中的重要元件。鞏固新課要點(diǎn)：（6分鐘）1、三極管的三個(gè)極；2、兩個(gè)PN結(jié)的工作狀態(tài)。課外作業(yè)（或復(fù)習(xí)題）習(xí)題本課小結(jié)與改進(jìn)措施任課教師：教研室主任審閱：年月日年月日晶體三極管是具有放大作用的半導(dǎo)體器件，由三極管組成的放大電路廣泛應(yīng)用于各種電子設(shè)備中，例如收音機(jī)、擴(kuò)音機(jī)、測(cè)量?jī)x器及自動(dòng)控制裝置等。本章介紹三極管應(yīng)用的必備知識(shí)及由它構(gòu)成的基本放大電路的工作原理和一般分析方法。5.3半導(dǎo)體三極管晶體三極管是一種利用輸入電流控制輸出電流的電流控制型器件，它由兩個(gè)PN結(jié)構(gòu)成，在電路中主要作為放大和開關(guān)元件使用。一、結(jié)構(gòu)與分類1．外形近年來生產(chǎn)的小、中功率管多采用硅酮塑料封裝；大功率三極管多采用金屬封裝，通常做成扁平形狀并有螺釘安裝孔，有的大功率管制成螺栓形狀。（P.36圖2-1半導(dǎo)體材料、管殼以及三個(gè)引腳）2.結(jié)構(gòu)

三極管的核心是兩個(gè)互相聯(lián)系的PN結(jié)，按兩個(gè)PN結(jié)的組合方式不同，可分為NPN型和PNP型兩類。（P.37圖2-2）PNP型三極管NPN型三極管三極管內(nèi)部有發(fā)射區(qū)、基區(qū)和集電區(qū)，引出電極分別為發(fā)射極e、基極b、集電極c。發(fā)射區(qū)與基區(qū)之間的PN結(jié)稱為發(fā)射結(jié)，集電區(qū)與基區(qū)之間的PN結(jié)稱為集電結(jié)。3.分類三極管的種類很多，通常按以下方法進(jìn)行分類：?按半導(dǎo)體制造材料可分為：硅管和鍺管。硅管受溫度影響較小、工作穩(wěn)定，因此在自動(dòng)控制設(shè)備中常用硅管。?按三極管內(nèi)部基本結(jié)構(gòu)可分為：NPN型和PNP型兩類。目前我國(guó)制造的硅管多為NPN型(也有少量PNP型)，鍺管多為PNP型。?按工作頻率可分為：高頻管和低頻管。工作頻率高于3MHz為高頻管，工作頻率在3MHz以下為低頻管。?按功率可分為：小功率管和大功率管。耗散功率小于1W為小功率管，耗散功率大于1W為大功率管。?按用途可分為：普通放大三極管和開關(guān)三極管等。二、三極管的電流放大作用1．三極管放大條件要使三極管能夠正常放大信號(hào)，發(fā)射結(jié)應(yīng)加正向電壓，集電結(jié)應(yīng)加反向電壓。NPN偏置電路PNP偏置電路電源VCC通過偏置電阻Rb為發(fā)射結(jié)提供正向偏置。RC為負(fù)載電阻，為管子的集電極提供電壓。（提問：由于要使三極管正常放大信號(hào)，必然給發(fā)射結(jié)加正偏、集電結(jié)加反偏，那么從圖上看發(fā)射結(jié)是加了正偏，集電結(jié)加了反偏嗎？需要怎樣的條件嗎？）只有讓Rc阻值小于Rb阻值，集電極電壓高于基極電壓，集電結(jié)才會(huì)反偏。2．三極管的電流放大作用（1）三極管電流分配關(guān)系：IE=IC+IB（服從基爾霍夫第一定律）由于基極電流IB很小因而IC≈IE。（2）三極管電流放大倍數(shù)：β=ΔIC/ΔIB當(dāng)ΔIB有一微小變化，就能引起ΔIC較大的變化，這種現(xiàn)象稱為三極管的電流放大作用。（3）在實(shí)際放大電路中，除了共發(fā)射極聯(lián)接方式外，還有共集電極和共基極聯(lián)接方式。三、三極管的特性曲線1．輸入特性曲線輸入特性曲線是反映三極管輸入回路電壓和電流關(guān)系的曲線，它是在輸出電壓VCE為定值時(shí)，iB與vBE對(duì)應(yīng)關(guān)系的曲線。?當(dāng)輸入電壓vBE較小時(shí)，基極電流iB很小，通常近似為零。?當(dāng)vBE大于三極管的死區(qū)電壓vth后，iC開始上升。?三極管正常導(dǎo)通時(shí)，硅管VBE約為0.7V，鍺管約為0.3V，此時(shí)的VBE值稱為三極管工作時(shí)的發(fā)射結(jié)正向壓降。2．輸出特性曲線

輸出特性曲線是反映三極管輸出回路電壓與電流關(guān)系的曲線，是指基極電流IB為某一定值時(shí)，集電極電流IC與集電極電壓VCE對(duì)應(yīng)關(guān)系的曲線。

?截止區(qū)習(xí)慣把IB=0曲線以下的區(qū)域稱為截止區(qū)，三極管處于截止?fàn)顟B(tài)，相當(dāng)于三極管內(nèi)部各極開路。在截止區(qū)，三極管發(fā)射結(jié)反偏或零偏，集電結(jié)反偏。?放大區(qū)它是三極管發(fā)射結(jié)正偏、集電結(jié)反偏時(shí)的工作區(qū)域。最主要特點(diǎn)是IC受IB控制，具有電流放大作用。?飽和區(qū)當(dāng)VCE小于VBE時(shí)，三極管的發(fā)射結(jié)和集電結(jié)都處于正偏，此時(shí)IC已不再受IB控制。此時(shí)管子的集電極—發(fā)射極間呈現(xiàn)低電阻，相當(dāng)于開關(guān)閉合。#P.40工程應(yīng)用四、三極管器件手冊(cè)的使用

三極管的類型非常多，從晶體管手冊(cè)可以查找到三極管的型號(hào)，主要用途、主要參數(shù)和器件外形等，這些技術(shù)資料是正確使用三極管的依據(jù)。1．三極管型號(hào)國(guó)產(chǎn)三極管的型號(hào)由五部分組成。?第一部分是數(shù)字“3”，表示三極管。

?第二部分是用拼音字母表示管子的材料和極性。

A——PNP鍺材料，B——NPN鍺材料，

C——PNP硅材料，D——NPN硅材料。

?第三部分是用拼音字母表示管子的類型。X——低頻小