電子技術(shù)基礎(chǔ)課程教案示范一、課程基本信息課程名稱電子技術(shù)基礎(chǔ)章節(jié)半導(dǎo)體器件——二極管課時2課時（理論+實驗）授課對象高職電子信息類專業(yè)一年級教學(xué)目標1.知識目標：掌握二極管的結(jié)構(gòu)與符號、伏安特性曲線及主要參數(shù)；理解PN結(jié)的導(dǎo)電機理。

2.能力目標：能正確使用萬用表檢測二極管的極性與好壞；能分析簡單二極管應(yīng)用電路（如整流、檢波）的工作原理。

3.情感目標：培養(yǎng)嚴謹?shù)膶嶒瀾B(tài)度與工程思維；體會電子技術(shù)在生活中的應(yīng)用價值。教學(xué)重難點重點：二極管的伏安特性曲線；二極管的應(yīng)用（整流、檢波）。

難點：PN結(jié)的非線性導(dǎo)電機理；二極管工作狀態(tài)（導(dǎo)通/截止）的判斷。教學(xué)方法講授法（理論推導(dǎo)）、演示法（實驗操作）、案例分析法（生活應(yīng)用）、小組討論法（電路分析）教學(xué)準備器材：萬用表、硅二極管（1N4007）、鍺二極管（2AP9）、面包板、直流電源、電阻（1kΩ）、電壓表、電流表、LED燈、拆解后的手機充電器。二、教學(xué)過程（一）導(dǎo)入環(huán)節(jié)（5分鐘）：生活中的二極管——引發(fā)興趣問題導(dǎo)入：展示手機充電器、LED臺燈、汽車轉(zhuǎn)向燈的拆解實物，提問：“這些設(shè)備中都有一個共同的電子元件，它能讓電流‘單向流動’，你們知道是什么嗎？”（學(xué)生回答：二極管）過渡：“二極管是電子電路中最基礎(chǔ)的半導(dǎo)體器件，今天我們就來揭開它的神秘面紗——從PN結(jié)到二極管，再到它的應(yīng)用?！保ǘ├碚撝v授：從PN結(jié)到二極管（30分鐘）1.基礎(chǔ)鋪墊：PN結(jié)的形成與導(dǎo)電機理（10分鐘）（1）PN結(jié)的結(jié)構(gòu)：通過示意圖講解：在一塊本征半導(dǎo)體（如硅）中，一側(cè)摻入五價元素（如磷）形成N型半導(dǎo)體（多子為電子，少子為空穴），另一側(cè)摻入三價元素（如硼）形成P型半導(dǎo)體（多子為空穴，少子為電子）。兩種半導(dǎo)體接觸后，N區(qū)的電子向P區(qū)擴散，P區(qū)的空穴向N區(qū)擴散，在交界面形成空間電荷區(qū)（depletionregion），即PN結(jié)。（2）PN結(jié)的導(dǎo)電機理：正向偏置（P區(qū)接電源正極，N區(qū)接電源負極）：外電場削弱空間電荷區(qū)的內(nèi)電場，多子擴散增強，PN結(jié)導(dǎo)通（電阻?。?。反向偏置（P區(qū)接電源負極，N區(qū)接電源正極）：外電場增強內(nèi)電場，多子擴散被抑制，少子漂移形成微小反向電流，PN結(jié)截止（電阻大）。設(shè)計意圖：PN結(jié)是二極管的核心，從基礎(chǔ)入手，為后續(xù)二極管的學(xué)習(xí)奠定理論基礎(chǔ)。2.二極管的結(jié)構(gòu)與符號（5分鐘）（1）結(jié)構(gòu)：將PN結(jié)封裝，引出兩個電極——陽極（Anode，P區(qū)）和陰極（Cathode，N區(qū)）。常見封裝形式：插件式（如1N4007）、貼片式（如SMD1N4148）。（2）符號：三角形箭頭表示正向電流方向（從陽極到陰極），橫線表示阻擋層（PN結(jié)）。課堂互動：展示不同封裝的二極管，讓學(xué)生識別陽極與陰極（如1N4007的白色環(huán)標記為陰極）。3.二極管的伏安特性曲線（10分鐘）（1）曲線繪制：通過實驗測試（見后續(xù)實驗環(huán)節(jié)），得到二極管的電壓-電流關(guān)系曲線，分為三個區(qū)域：正向?qū)▍^(qū)：當(dāng)正向電壓大于“死區(qū)電壓”（硅管≈0.7V，鍺管≈0.3V）時，電流隨電壓指數(shù)增長（符合肖克萊方程：\(I=I_S(e^{qV/kT}-1)\)，其中\(zhòng)(I_S\)為反向飽和電流，\(q\)為電子電荷，\(k\)為玻爾茲曼常數(shù)，\(T\)為絕對溫度）。反向截止區(qū)：反向電壓小于擊穿電壓時，反向電流很?。╘(I\approx-I_S\)），幾乎不隨電壓變化。反向擊穿區(qū)：當(dāng)反向電壓超過“擊穿電壓”（\(V_{BR}\)）時，反向電流急劇增大（此時二極管若未超過最大功耗，可恢復(fù)；否則永久損壞）。（2）特性總結(jié)：二極管是非線性器件，具有單向?qū)щ娦裕ㄕ驅(qū)ā⒎聪蚪刂梗?。課堂練習(xí)：展示硅二極管（1N4007）的伏安特性曲線，讓學(xué)生指出死區(qū)電壓、擊穿電壓的位置。4.二極管的主要參數(shù)（5分鐘）（1）最大整流電流（\(I_{FM}\)）：二極管長期工作時允許通過的最大正向平均電流（如1N4007的\(I_{FM}=1A\)）。（2）反向擊穿電壓（\(V_{BR}\)）：二極管反向擊穿時的電壓（如1N4007的\(V_{BR}=1000V\)）。（3）反向漏電流（\(I_R\)）：反向電壓下的漏電流（硅管\(I_R\)極小，鍺管較大）。（4）正向壓降（\(V_F\)）：額定電流下的正向電壓（硅管≈0.7V，鍺管≈0.3V）。設(shè)計意圖：參數(shù)是二極管選型的依據(jù)，讓學(xué)生理解“如何選擇合適的二極管”（如整流電路需選\(I_{FM}\)足夠大、\(V_{BR}\)足夠高的二極管）。（三）實驗演示：二極管的檢測與伏安特性測試（25分鐘）1.實驗1：用萬用表檢測二極管（10分鐘）（1）實驗?zāi)康模赫莆斩O管極性判斷與好壞檢測的方法。（2）實驗步驟：步驟1：將萬用表調(diào)至“R×1k”檔（注意：數(shù)字萬用表需選“二極管檔”，顯示正向壓降）。步驟2：短接表筆調(diào)零（模擬萬用表）或直接使用（數(shù)字萬用表）。步驟3：測試正向電阻：紅表筆接二極管陽極，黑表筆接陰極（模擬萬用表：紅負黑正），記錄電阻值（硅管≈幾百歐-幾千歐，鍺管≈幾十歐-幾百歐）。步驟4：測試反向電阻：交換表筆，記錄電阻值（硅管≈幾百千歐以上，鍺管≈幾十千歐以上）。步驟5：判斷好壞：正向電阻小、反向電阻大→正常；正反向電阻都小→短路；正反向電阻都大→開路。（3）學(xué)生操作：分組使用萬用表檢測硅二極管（1N4007）和鍺二極管（2AP9），記錄數(shù)據(jù)并匯報結(jié)果。2.實驗2：二極管伏安特性曲線測試（15分鐘）（1）實驗電路：面包板搭建電路（見圖1）：直流電源（0-15V）→電阻（1kΩ，限流）→二極管→電源負極；電壓表并聯(lián)在二極管兩端，電流表串聯(lián)在電路中。（2）實驗步驟：步驟1：連接電路（注意電表極性：電壓表“+”接二極管陽極，“-”接陰極；電流表“+”接電源正極，“-”接電阻）。步驟2：調(diào)節(jié)電源電壓從0V開始，逐步增加至10V（正向測試），每步記錄\(V_D\)（二極管電壓）和\(I_D\)（二極管電流）。步驟3：反向連接二極管（陽極接電源負極，陰極接電源正極），調(diào)節(jié)電源電壓從0V增加至5V（反向測試），記錄\(V_D\)和\(I_D\)。步驟4：根據(jù)數(shù)據(jù)繪制伏安特性曲線（正向/反向）。（3）結(jié)果分析：讓學(xué)生對比硅管（1N4007）和鍺管（2AP9）的曲線，總結(jié)兩者的死區(qū)電壓、正向壓降差異。（四）案例分析：二極管的應(yīng)用——半波整流電路（15分鐘）（1）案例引入：展示手機充電器的拆解圖，指出其中的整流二極管：“充電器的作用是將220V交流電轉(zhuǎn)換為5V直流電，其中第一步就是用二極管實現(xiàn)‘整流’（將交流電變?yōu)閱蜗蛎}動直流電）?！保?）電路結(jié)構(gòu)：變壓器（220V→12VAC）→二極管（1N4007）→負載電阻（100Ω）→變壓器次級負極。（3）工作原理：正半周：變壓器次級電壓為正（上端+，下端-），二極管導(dǎo)通（陽極接+，陰極接-），電流通過負載，負載兩端輸出正電壓。負半周：變壓器次級電壓為負（上端-，下端+），二極管截止（陽極接-，陰極接+），負載兩端無電壓。（4）波形分析：輸入為正弦波（\(u_i=U_m\sin\omegat\)），輸出為單向脈動波（\(u_o=U_m\sin\omegat\)，當(dāng)\(\sin\omegat>0\)時；\(u_o=0\)，當(dāng)\(\sin\omegat<0\)時）。（5）計算輸出電壓：平均電壓\(U_o(AV)=0.45U_i\)（\(U_i\)為變壓器次級電壓有效值）。（6）小組討論：“如果將二極管反接，整流電路會出現(xiàn)什么問題？”（結(jié)論：負半周導(dǎo)通，正半周截止，輸出電壓極性反轉(zhuǎn)，但仍為半波整流）。（五）課堂小結(jié)（5分鐘）1.核心知識點回顧：二極管的本質(zhì)：PN結(jié)的封裝，具有單向?qū)щ娦?。伏安特性：正向?qū)ǎㄋ绤^(qū)電壓、指數(shù)增長）、反向截止（漏電流?。?、反向擊穿（電流劇增）。主要參數(shù)：最大整流電流（\(I_{FM}\)）、反向擊穿電壓（\(V_{BR}\)）。應(yīng)用：整流（半波/全波）、檢波（收音機）、穩(wěn)壓（齊納二極管）。2.口訣總結(jié)：“正向?qū)ǚ聪蚪刂?，死區(qū)電壓硅0.7，鍺0.3要記住；選型看電流和電壓，整流電路常用1N4007。”（六）作業(yè)布置1.理論作業(yè)：解釋二極管伏安特性曲線中“死區(qū)電壓”的成因。某硅二極管的\(I_{FM}=1A\)，\(V_{BR}=500V\)，能否用于220V交流電整流電路（變壓器次級電壓為24VAC）？為什么？2.實踐作業(yè)：用萬用表檢測家里的LED燈（拆去外殼）中的二極管，記錄其極性與好壞。設(shè)計一個簡單的半波整流電路（用1N4007），計算所需電阻值（要求負載電流為100mA），并在面包板上搭建驗證（下次課展示）。三、教學(xué)反思1.效果評估理論掌握：通過課堂練習(xí)（伏安特性曲線分析），學(xué)生能正確識別二極管的工作區(qū)域，理解參數(shù)的意義。實踐能力：90%以上學(xué)生能獨立使用萬用表檢測二極管，80%學(xué)生能完成伏安特性曲線測試。興趣激發(fā)：通過生活案例（手機充電器、LED燈），學(xué)生對二極管的應(yīng)用產(chǎn)生了濃厚興趣，課堂互動積極。2.改進方向難點突破：PN結(jié)的非線性導(dǎo)電機理較抽象，下次課可增加動畫演示（