《模拟电子技术〉教案.doc

潍 坊 学 院 教 案 课 题 半导体基础知识 课 时 2学时 教学目的与 要 求 教学目的：掌握半导体的基础知识，掌握PN结的特性 教学要求：要求学生掌握半导体中载流子的情况 教学重点与 难 点 教学重点：杂质半导体、PN结 教学难点：载流子的运动 教 学 过 程 主要内容及步骤 备 注 本次课内容： 本征半导体 杂质半导体（P型、N型） PN结的特点 1-1半导体基础知识 物质按导电性能可分为导体、绝缘体和半导体。 半导体的导电性能介于导体和绝缘体之间，所以称为半导体。 一、本征半导体 本征半导体：纯净晶体结构的半导体称为本征半导体。 本征半导体的物质结构：常用的半导体材料是硅和锗，它们都是四价元素，在原子结构中最外层轨道上有四个价电子。在晶体中，每个原子都和周围的4个原子用共价键的形式互相紧密地联系起来。 自由电子与空穴：共价键中的价电子由于热运动而获得一定的能量，其中少数能够摆脱共价键的束缚而成为自由电子，同时必然在共价键中留下空位，称为空穴。空穴带正电。 半导体的导电性：在外电场作用下，自由电子产生定向移动，形成电子电流；另一方面，价电子也按一定方向依次填补空穴，即空穴产生了定向移动，形成所谓空穴电流。 载流子：由此可见，半导体中存在着两种载流子：带负电的自由电子和带正电的穴。本征半导体中自由电子与空穴是同时成对产生的，因此，它们的浓度是相等的。 载流子的浓度：价电子在热运动中获得能量摆脱共价键的束缚，产生电子—空穴对。同时自由电子在运动过程中失去能量，与空穴相遇，使电子—空穴对消失，这种现象称为复合。在一定的温度下，载流子的产生与复合过程是相对平衡的，即载流的浓度是一定的。本征半导体中的载流子浓度，除了与半导体材料本身的性质有关以外，还与温度有关，而且随着温度的升高，基本上按指数规律增加。所以半导体载流子的浓度对温度十分敏感。 半导体的导电性能与载流子的浓度有关，但因本征载流子在常温下的浓度很低，所以它们的导电能力很差。 二、杂质半导体 本征半导体中虽然存在两种载流子，但因本征载流子的浓度很低，所以它们的导电能力很差。当我们人为地、有控制地掺入少量的特定杂质时，其导电性将产生质的变化。掺入杂质的半导体称为杂质半导体。 1．N型半导体 现场教学 本征激发 电子空穴对 在本征半导体中掺入微量5价元素，如磷、锑、砷等，产生自由电子和杂质正离子，我们把这种掺杂的半导体称为N型半导体。自由电子为多数载流子(多子)；空穴为少数载流子(少子)。 2．P型半导体 在本征半导体中，掺入微量3价元素，如硼、镓、铟等，出现一个空穴，和带负电荷的离子。这种杂质半导体中空穴是多数载流子，而自由电子是少数载流子。被称为P型半导体。 3．杂质半导体的导电性能 说明：微量的掺杂可以使半导体的导电能力大加强 三、PN结 在一块本征半导体上，用工艺的方法使其一边形成N型半导体，加一边形成P型半导体，则在两种半导体的交界处形成了PN结。PN结是构成其它半导体的器件的基础。 一、异型半导体的接触现象 1．扩散：由于浓度不同产生的运动；由于扩散产生空间电荷区，也产生电场(自建电场)。 2．漂移：在自建电场的作用下，截流子也在电场力的作用下运动，称为漂移。 3．动态平衡：扩散运动和漂移运动的作相等 4．耗尽层：阻挡层；空间电荷区 二、PN结的单向导电特性 PN结外加正向电压 PN结外加反向电压 三、PN结的击穿1．雪崩击穿2．齐纳击穿 四、PN结的电容效应 作业： 授课效果分析总结 潍 坊 学 院 教 案 课 题 半导体二极管 课 时 2学时 教学目的与 要 求 教学目的：掌握半导体二极管的伏安特性和半导体二极管的应用。 教学要求：要求学生掌握半导体中载流子的情况，灵活使用二极管，能够独立分析二极管的各种应用电路。 教学重点与 难 点 教学重点：二极管的伏安特性。 教学难点：二极管和稳压管的应用。 教 学 过 程 主要内容及步骤 备 注 复习： 什么是本征半导体？其结构？ 杂质半导体（P型、N型）中的载流子的情况及其浓度与搀杂杂质的关系。 PN结的形成和特点？ 本次课内容： 半导体二极管和半导体二极管的应用 稳压二极管 1-2半导体二极管 半导体二极管是由PN结加上引线和管壳构成。 一．二极管的种类 按材料分：硅二极管和锗二极管 按结构分：⑴点接触二极管⑵面接触二极管⑶硅平面型二极管 二．二极管的特性 正向特性 反向特性 三．二极管的主要参数 最大整流电流IF。 最大反向工作电压UR 反向电流IR 最高工作频率fM 四 二极管的等效电路 理想二极管 非二极管 现场教学 、 实物演示 五 稳压二极管 稳压二极管的伏安特性 稳压二极管的主要参数 稳压电压UZ 稳压电