第1章二极管及其应用.doc

电子技术基础与技能 专 业：电力专业 任课教师：孟 秀 玲 授课班级：11电力 11机电 第一部分 模拟电子技术与技能 第1章 二极管及其应用 〖本章主要内容〗 本章重点讲述半导体器件的结构原理、伏安特性、主要参数及其物理意义，工作状态或工作区的分析。 首先介绍构成PN结的半导体材料、PN结的形成及其特点,然后介绍二极管的伏安特性、主要参数以及应用举例。 授课时间： 备课时间： 授课时数：2 序号：1 课题：1.1 二极管 一、教学目标分析 1、知识与技能 （1）知道半导体的奇妙特性 （2）理解杂质半导体的定义及种类 （3）理解PN结的单向导电性分析 2、过程与方法 通过本次课的教学，教会学生分析半导体特性及分析PN结的单向导电性的能力 3、情感、态度和价值观 通过本次课的学习，培养学生对电子课的兴趣，从而使其能学的更好、更扎实 二、教学重点 1、半导体的奇妙特性 2、PN结的单向导电性分析 教学难点 1、杂质半导体的定义及种类 2、PN结的单相导电性分析 三、学习者特征分析 由于本班学生大部分基础较差，学习兴趣不高，针对于这种状态，学生学习本次课会困难较大，掌握重点、突破难点也会很困难，教师应做到心中有数。 四、教学策略选择与设计 为了完成教学目标，本讲以教师讲授为主。用多媒体演示半导体的奇妙特性以及PN结的单向导电性分析等，便于学生理解和掌握。 五、教学资源与工具设计 用多媒体演示、同步练习 六、教学组织过程 1、组织教学 2、导入新课：从学生的具体情况以及电子的应用引入本次课，以引起学生的兴趣 3、新课内容 1.1.1半导体的奇妙特性 根据物体的导电能力的不同，电工材料可分为三类：导体、半导体和绝缘体。半导体可以定义为导电性能介于导体和绝缘体之间的电工材料，半导体的电阻率为10-3～10-9 ((cm。典型的半导体有硅Si和锗Ge以及砷化镓GaAs等，半导体的导电能力在不同的条件下有很大的差别。 一、对温度反应灵敏 当温度升高，半导体的导电能力显著提高， 当温度下降时，半导体的导电能力显著下降，如利用半导体的电阻率与温度的关系可制成自动控制用的热敏元件如热敏电阻。 二、对光照反应灵敏 利用它的光敏特性可制成自动控制用的光敏元件，像光电池、光电管和光敏电阻等。 三、参入杂质后会改善导电性 在形成晶体结构的半导体中，人为地掺入特定的杂质元素，导电性能具有可控性。往纯净的半导体中掺入某些特定的杂质元素时，会使它的导电能力具有可控性；这些特殊的性质决定了半导体可以制成各种器件。 1、本征半导体 本征半导体是纯净的、没有结构缺陷的半导体单晶。制造半导体器件的半导体材料的纯度要达到99.9999999%，常称为“九个9”，它在物理结构上为共价键、呈单晶体形态。在热力学温度零度和没有外界激发时,本征半导体不导电。 2、杂质半导体 掺入杂质的本征半导体称为杂质半导体。杂质半导体是半导体器件的基本材料。在本征半导体中掺入五价元素（如磷），就形成N型（电子型）半导体；掺入三价元素（如硼、镓、铟等）就形成P型（空穴型）半导体。杂质半导体的导电性能与其掺杂浓度和温度有关，掺杂浓度越大、温度越高，其导电能力越强。 在N型半导体中，电子是多数载流子，空穴是少数载流子。 多子（自由电子）的数量＝正离子数＋少子（空穴）的数量 在P型半导体中，空穴是多数载流子，电子是少数载流子。 多子（空穴）的数量＝负离子数＋少子（自由电子）的数 1.1.2二极管的结构与符号 1、PN结的形成 半导体中的载流子有两种有序运动：载流子在浓度差作用下的扩散运动和电场作用下的漂移运动。同一块半导体单晶上形成P型和N型半导体区域，在这两个区域的交界处，当多子扩散与少子漂移达到动态平衡时，空间电荷区（亦称为耗尽层或势垒区）的宽度基本上稳定下来，PN结就形成了。 2、PN结的单向导电性 当P区的电位高于N区的电位时，称为加正向电压（或称为正向偏置），此时，PN结导通，呈现低电阻，流过mA级电流，相当于开关闭合； 当N区的电位高于P区的电位时，称为加反向电压（或称为反向偏置），此时，PN结截止，呈现高电阻，流过μA级电流，相当于开关断开。 PN结是半导体的基本结构单元，其基本特性是单向导电性：即当外加电压极性不同时，PN结表现出截然不同的导电性能。 PN结加正向电压时，呈现低电阻，具有较大的正向扩散电流；PN结加反向电压时，呈现高电阻，具有很小的反向漂移电流。这正是PN结具有单向导电性的具体表现。 七、小结 （1）半导体的奇妙特性 （2）杂质半导体的定义及种类 （3）PN结的单向导电性分析 八、作业 1、什么叫半导体？有哪些特性？ 2