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1、传播优秀Word版文档 ，希望对您有帮助，可双击去除！授 课 计 划授课时数： 2 授课教师： 赵启学 授课时间： 课 题：半导体二极管教学目的：1、理解PN结及其单向导电性2、了解半导体二极管的构成与类型教学重点：1、PN结及其单向导电性2、二极管结的构成教学难点：PN结及其单向导电性教学类型：理论课教学方法：讲授法、启发式教学教学过程：引入新课：模拟电子技术基础是一门入门性质的技术基础课，没有哪一门课程像电子技术的发展可以用飞速发展，日新月异。从1947年，贝尔实验室制成第一只晶体管；1958年，集成电路；1969年，大规模集成电路；1975年，超大规模集成电路，一开始集成电路有4只晶体管
2、，1997年，一片集成电路有40亿个晶体管。不管怎么变化，但是万变不离其宗，这门课我们所讲的就是这个“宗”。（10分钟）讲授新课：一：PN结（30分钟）1、什么是半导体，什么是本证半导体？（10分钟）半导体：导电性介于导体和绝缘体之间的物质 本征半导体：纯净（无杂质）的晶体结构（稳定结构）的半导体，所有半导体器件的基本材料。常见的四价元素硅和锗。2、杂质半导体（20分钟）N型半导体：在本征半导体中参入微量5价元素，使自由电子浓度增大，成为多数载流子（多子），空穴成为少数载流子（少子）。如图（a）P型半导体：在本证半导体中参入微量3价元素，使空穴浓度增大，成为多子，电子成为少子，以空穴导电为主的
3、杂志半导体称为P型半导体。如图（b）3、PN结P型与N型半导体之间交界面形成的薄层为PN结。二：PN结的单项导电性（20分钟）PN结加正向电压时，可以有较大的正向扩散电流，即呈现低电阻， 我们称PN结导通； PN结加反向电压时，只有很小的反向漂移电流，呈现高电阻， 我们称PN结截止。 这就是PN结的单向导电性。1、正偏加正向电压（正偏）电源正极接P区，负极接N区外电场的方向与内电场方向相反。外电场削弱内电场耗尽层变窄扩散运动漂移运动多子扩散形成正向电流（与外电场方向一致）I F2、反偏加反向电压（反偏）电源正极接N区，负极接P区外电场的方向与内电场方向相同。外电场加强内电场耗尽层变宽漂移运动扩
4、散运动少子漂移形成反向电流I R三：半导体二极管的构成与类型（20分钟）1、半导体二极管的构成一个PN结加上相应的电极引线并用管壳封装起来，就构成了半导体二极管，简称二极管。2、半导体二极管的类型（1）二极管按半导体材料的不同可分为：硅二极管、锗二极管和砷化镓二极管等。（2）二极管按其结构不同可分为：点接触型、面接触型和平面型二极管三类。点接触型二极管PN结面积很小，结电容很小，多用于高频检波及脉冲数字电路中的开关元件。面接触型二极管PN结面积大，结电容也小，多用在低频整流电路中。平面型二极管PN结面积有大有小。本课小结：1、 N型半导体，自由电子为多数载流子，热激发形成的空穴为少数载流子。P
5、型半导体，空穴为多数载流子，热激发形成的自由电子是少数载流子2、 PN结的单向导电性是指PN结外加正向电压时处于导通状态，外加反向电压时处于截止状态。3、 半导体二极管的构成：一个PN结加上相应的电极引线并用管壳封装起来。作业布置： P22 1、2、3题板书设计： PN结及其单项导电性 N型半导体：自由电子为多数载流子空穴为少数载流子 P型半导体：空穴为多数载流子自由电子为少数载流子 单项导电性：PN结外加正向电压时处于导通状态 作业：P22 1、2、3外加反向电压时处于截止状态教学反思：授 课 计 划授课时数： 2 授课教师： 赵启学 授课时间： 课 题：半导体二极管教学目的：1、掌握半导体
6、二极管的伏安特性与主要参数2、了解半导体二极管的使用常识教学重点：1、二极管的符号及主要参数2、二极管的伏安特性教学难点：二极管的伏安特性教学类型：理论课教学方法：讲授法、启发式教学、观察法教学过程：引入新课：回顾上节课所学内容，1、N型半导体，自由电子为多数载流子，热激发形成的空穴为少数载流子。P型半导体，空穴为多数载流子，热激发形成的自由电子是少数载流子2、PN结的单向导电性是指PN结外加正向电压时处于导通状态，外加反向电压时处于截止状态。3、半导体二极管的构成：一个PN结加上相应的电极引线并用管壳封装起来。（10分钟）讲授新课：一：半导体二极管的伏安特性（30分钟）1、 PN结的伏安特性
7、方程PN结两端的电压U和和流过PN结的电流I的关系： I=ISeUUT-1 IS为PN结的反向饱和电流 UT为温度的电压当量，UT26mV 正偏时U与I为正值，反偏时U与I为负值 正偏：UUT ；I=ISeUUTU=0反偏：UUT；I=-IS2、 二极管的伏安特性曲线（1）正向特性外加正向电压较小时，外电场不足以克服内电场对多子扩散的阻力，PN结仍处于截止状态 。 正向电压大于死区电压后，正向电流 随着正向电压增大迅速上升。通常死区电压硅管约为0.5V，锗管约为0.2V（2）反向特性 二极管电压时，反向电流很小（I-IS），而且在相当宽的反向电压范围内，反向电流几乎不变，因此，称此电流值为二极
8、管的反向饱和电流 结论：（1）二极管是非线性原件 （2）二极管具有单项导电性（3）反向击穿特性从图1.1.7可见，当反向电压的值增大到UBR时，反向电压外加反向电压时，电流和电压的关系称为二极管的反向特性。由图1.1.7可见，二极管外加反向值稍有增大，反向电流会急剧增大，称此现象为反向击穿，UBR为反向击穿电压。利用二极管的反向击穿特性，可以做成稳压二极管，但一般的二极管不允许工作在反向击穿区3、温度对二极管特性的影响二极管是对温度非常敏感的器件。实验表明，随温度升高，二极管的正向压降会减小，正向伏安特性左移，即二极管的正向压降具有负的温度系数（约为-2mV/）；温度升高，反向饱和电流会增大，
9、反向伏安特性下移，温度每升高10，反向电流大约增加一倍二：半导体二极管的使用常识（30分钟）1、二极管的型号国产二极管型号由五部分组成，符号意义见表1.1.1.表1.1.12、二极管的主要参数（1）最大整流电流IFM最大整流电流IFM是指二极管长期连续工作时，允许通过二极管的最大正向电流的平均值。 （2）最高反向电压URM允许加在二极管上的反向电压的最大值。 （3）反向饱和电流IS 它是指管子没有击穿时的反向电流值。其值愈小，说明二极管的单向导电性愈好。 另外 （4）最高工作频率fM：主要取决于PN结结电容的大小。 理想二极管：正向电阻为零，正向导通时为短路特性，正向压降忽略不计；反向电阻为无
10、穷大，反向截止时为开路特性，反向漏电流忽略不计。3、 二极管管脚级性及质量的判断（1）二极管的管脚级性将红、黑表笔分别接二极管的两个电极，若测得的电阻值很小（几千欧以下），则黑表笔所接电极为二极管正极，红表笔所接电极为二极管的负极；若测得的阻值很大（几百千欧以上），则黑表笔所接电极为二极管负极，红表笔所接电极为二极管的正极。（2）质量判断若测得的反向电阻很大（几百千欧以上），正向电阻很小（几千欧以下），表明二极管性能良好。 若测得的反向电阻和正向电阻都很小，表明二极管短路，已损坏。若测得的反向电阻和正向电阻都很大，表明二极管断路，已损坏。本课小结：（10分钟）1、半导体二极管的伏安特性：通常死
11、区电压硅管约为0.5V，锗管约为0.2V2、二极管的主要参数：最大整流电流IFM最高反向电压URM最高工作频率fM反向饱和电流IS3、半导体二极管的测量（1）反向电阻很大，正向电阻很小，二极管性能良好（2）若测得的反向电阻和正向电阻都很小，表明二极管短路，已损坏。（3）若测得的反向电阻和正向电阻都很大，表明二极管断路，已损坏。（10分钟）作业布置： P22 1、2、3题板书设计： 二极管的伏安特性及使用常识伏安特性：I=ISeUUT-1 硅管:0.5V，锗管:0.2V主要参数: 最大整流电流IFM最高反向电压URM最高工作频率fM反向饱和电流IS 作业：教学反思：授 课 计 划授课时数： 2
12、授课教师： 赵启学 授课时间： 课 题：半导体二极管的基本应用教学目的：1、掌握半导体二极管的电路模型2、掌握单项桥式整流滤波电路工作原理3、了解硅整流组合管教学重点：1、二极管的电路模型2、单相桥式整流滤波电路原理教学难点：单相桥式整流滤波电路原理教学类型：理论课教学方法：讲授法教学过程：引入新课：复习上节课所讲内容，二极管的单项导电性，二极管的伏安特性，二极管的测量及参数，根据二极管的伏安特性图，引出二极管的电路模型图（10分钟）讲授新课：一：半导体二极管的电路模型（30分钟）1、理想模型：相当一个开关2、恒压降模型 UF不随电流而变，硅管UF取0.7，锗管UF取0.2。更接近实际二极管。
13、3、实际应用例1.2.1二极管电路图如图1.2.3所示，试分别用二极管的理想模型，恒压降模型计算回路中的电流ID和输出电压U0。设二极管为硅管。解：首先要判断二极管是出于导通状态还是截止状态，可以通过计算（或观察）二极管未导通时的阳极和阴极间的点位差，若该电位差大于二极管所需要的导通电压，则说明二极管出于正向偏置而导通，如果该电位差小于二极管的导通电压，则该二极管处于反向偏置而截至。本例题中，由图1.2.3可知，二极管D未导通时阳极电位Ua=-12V，阴极电位Ub=-16V，则阴极和阳极的电位差为4V，导通。 Uab=Ua-Ub=-12V-16V=4VUF=0.7V1、 用理想模型二极管D导通
14、，其管压降为0所以 ID=URR=-US1+US2R=（-12+16）Vv2K=2mA U0=-US1=-12V二：用恒压降模型由于二极管D导通，UF=0.7V，故： ID=URR=-US1+US2-UFR=（-12+16-0,7）V2K=1.65mA U0=IDR0-US2=1.65mA2K-12V=-12.7V练习：二极管电路图如图所示，试分别用二极管的理想模型，恒压降模型计算回路中的电流ID和输出电压U0。设二极管为锗管。二：单项桥式整流滤波电路（30分钟）1、单项桥式整流电路（1）简单介绍二极管的单向导电性，然后画出桥式整流电路的原理图（2）讲解整流电路的作用：把交流电转变成直流电。接
15、着讲交流电的特点：电流（或电压）大小和方向随时间不断变化（3）讲交流转变成直流的过程。为了简化讨论，先不考虑电压的大小，只考虑方向，那么可以将交流电分成正负两个半周：正半周（下正下负）和负半周（下正上负）。 正半周:上正下负,此时会产生一个下图中红色线条所示电流。负载电流方向：从上到下；电压方向：上正下负负半周:即下正上负。此时会产生下图中绿色线条所示的电流。负载电流方向：从上到下；电压方向：上正下负设电源变压器二次绕组的电压u2=2U2sint负载电流和电压值：U0=22U2=0.9U2I0=U0RL=0.9U2RLID=12I0=0.45U2RLUDRM=U2M=2U2例1.3.1有一单项
16、桥式整流电路，要输出40V 的直流电压和2A的直流电流，交流电源电压为220V。试选择整流二极管解:电压器的二次电压有效值为U2=U00.9=1.11U0=1.1140V=44.4V反向最高电压：UDRM=2U2=244.4V=62.8V二级挂的平均电流：ID=12I0=122A=1A三：硅整流组合管本课小结：1、 理想模型：相当与一个开关恒压降模型：硅0.7，锗0.22、 单项桥式整流滤波电路电源变压器二次绕组的电压 u2=2U2sint负载电流和电压值：U0=22U2=0.9U2I0=U0RL=0.9U2RLID=12I0=0.45U2RLUDRM=U2M=2U2作业布置： P23 1.1
17、5、1.16、1.17题板书设计： 单相桥式整流电路 电源变压器二次绕组的电压： u2=2U2sint负载电流和电压值： U0=22U2=0.9U2 I0=U0RL=0.9U2RL 作业： P23 1.15 ID=12I0=0.45U2RL 1.16、1.17题教学反思：授 课 计 划授课时数： 2 授课教师： 赵启学 授课时间： 课 题：半导体二极管的基本应用教学目的：1、掌握滤波电路工作原理2、掌握电容滤波电路参数计算3、了解硅高压整流堆与限幅电路教学重点：滤波电路工作原理及参数的计算教学难点：滤波电路工作原理及参数的计算教学类型：理论课教学方法：讲授法教学过程：引入新课：复习上节课所讲内
18、容，半导体二极管的电路模型，理想模型相当于开关，恒压模型，硅管0.7V，锗管0.2V。单项桥式整流电路输出电压输出电流的计算方式，根据桥式整流电路的工作原理，引出桥式滤波电路（10分钟）讲授新课：一：滤波电路 （40分钟）1、电容滤波电路电容滤波主要利用电容两端电压不能突变的特性，使负载电压波形平滑，故电容与负载并联，如上图所示。（1）工作原理当U2为正半周并且数值大于电容两端电压Uc时，二极管D1和D3管导通，D2和D4管截止，电流一路流经负载电阻RL，另一路对电容C充电。当UCU2，导致D1和D3管反向偏置而截止，电容通过负载电阻RL放电，UC按指数规律缓慢下降当U2为负半周幅值变化到恰好
19、大于UC时，D2和D4因加正向电压变为导通状态U2再次对C充电，UC上升到U2的峰值后又开始下降；下降到一定数值时D2和D4变为截止，C对RL放电，UC按指数规律下降；放电到一定数值时D1和D3变为导通，重复上述过程。C对充放电的影响 电容充电时间常数为TD=RLC，因为二极管的RD很小，所以充电时间常数小，充电速度快；RLC为放电时间常数，因为RL较大，放电时间常数远大于充电时间常数，因此，滤波效果取决于放电时间常数。 电容C愈大，负载电阻RL愈大，滤波后输出电压愈平滑，并且其平均值愈大，如图所示1.3.4(c)。（2）参数计算TD=RLC=35T2T为交流电压的周期。输出电压：U0=（1.
20、11.2）U2负载上的直流电流：I0=U0RL=（1.11.2）U2RL流过每个二极管的电流：ID=12I0=（1.11.2）U22RL（3）输出特性电路的电压随着输出电流的增大而明显降低，带负载能力差，所以电容滤波电路一般用在负载电流较小（RL较大）变化不大的场合。优点：输出直流电压高，波纹小缺点：输出特性较差（带负载能力差）例1.3.2书P132、电感滤波电路：适用于负载电流较大，负载变化较大的场合。体积大，在小型电子设备中很少采用3、 复试滤波电路常用的有型RC，型LC，型LC滤波电路。P14 表1.3.2各种滤波电路的比较二：硅高压整流堆将多个高压硅整流二级挂串联起来加以封装，最高反向
21、工作电压达到数千伏，正向工作电流很小，仅几毫安。三：限幅电路利用二极管的单项导电性和导通后两端电压基本不变的特点，可组成限幅电路，限制输出电压。本课小结：1、电容滤波：U0=1.2U22、电感滤波：U0=0.9U23、RC-型滤波：U0=1.2U24、LC-型滤波：U0=1.2U25、LC-型滤波：U0=0.9U2作业布置： P23 1.18、1.19、1.20题板书设计： 单相桥式滤波电路 1、电容滤波：U0=1.2U22、电感滤波：U0=0.9U23、RC-型滤波：U0=1.2U24、LC-型滤波：U0=1.2U2 作业：P23 5、LC-型滤波：U0=0.9U2 1.18、1.19、1.20教学反思：