电工电子技术1..doc

枣庄科技职业学院教案 【 电工电子技术 】 授课时间 第 1 周，第 1、2 次课 项目 名称 项目七 直流稳压电源的制作与调试 授课 方式 理实一体项目教学 授课学时 4 教学 目标 知识 目标 1.掌握直流稳压电源的组成 2.掌握二极管的结构、符号、类型及特性 能力 目标 1.能够查阅资料，正确识别和选取二极管。 教 学 实 施 项目知识： 一、半导体基础知识 根据物体导电能力(电阻率)的不同，将其划分为导体、绝缘体和半导体，半导体是导电能力介于导体和绝缘体之间的物质。半导体的电阻率为10-3～109 Ω·cm。典型的半导体有硅Si、锗Ge和硒Se以及砷化镓GaAs等。半导体具有以下导电特性： ①热敏性： 当环境温度升高时，某些半导体的导电能力显著增强，据此可做成温度敏感元件，如热敏电阻。 ②光敏性： 当受到光照时，半导体的导电能力发生明显变化，利用该特性可做成各种光敏元件，如光敏电阻、光敏二极管管、光敏三极管等。 ③掺杂性： 往纯净的半导体中掺入某些杂质，其导电能力将会发生明显的改变，根据这种特性可将半导体做成各种不同用途的半导体器件，如二极管、三极管和晶闸管等。 1.本征半导体 完全纯净的、具有晶体结构的鍺、硅、硒，称为本征半导体。如图1-2所示 图1-2 晶体中原子的排布方式 图1-3硅单晶体中共价键的结构 硅和锗是四价元素，如图1-3所示，在原子最外层轨道上的四个电子称为价电子。它们分别与周围的四个原子的价电子形成共价键。 常温下，本征半导体内可自由移动的电子数目很少，导电能力很差,但是价电子在获得一定能量（温度升高或受光照）后，即可挣脱原子核的束缚，成为自由电子（带负电），同时共价键中留下一个空位，称为空穴（带正电）。这一过程称为本征激发。如图1-4所示 图1-4 本征激发 温度愈高，晶体中产生的自由电子便愈多。在外电场的作用下，空穴吸引相邻原子的价电子来填补，而在该原子中出现一个空穴，其结果相当于空穴的运动（相当于正电荷的移动）。本证激发过程中所产生的自由电子和空穴总是成对出现的，自由电子和空穴都可看做带电粒子（载流子），自由电子带负电荷，空穴带正电荷，当半导体两端加上外电压时，载流子定向运动（漂移 运动），在半导体中将出现两部分电流： 1)自由电子作定向运动：电子电流 2)价电子递补空穴：空穴电流 自由电子和空穴成对地产生的同时，又不断复合。在一定温度下，载流子的产生和复合达到动态平衡，半导体中载流子便维持一定的数目。一般情况下，本征半导体中载流子数目极少, 其导电性能很差；但温度愈高，其载流子的数目愈多,导电性能也就愈好。所以，温度对半导体器件性能影响很大。 2.杂质半导体 在本征半导体中掺入某些微量元素作为杂质，可使半导体的导电性发生显著变化，这种掺入杂质的本征半导体称为杂质半导体。根据掺入杂质的不同，杂质半导体又分为N型半导体和P型半导体。 1）N型半导体 在本征半导体中掺入五价的元素(如磷、砷、锑 )，就形成了N型半导体。 掺入的五价元素代替原来四价元素，与周围其他的四价元素形成共价键，但五价元素外层有五个价电子，因此会多出一个不受共价键束缚的自由电子，如图1-5所示。 图1-5 掺入微量五价元素 掺入的五价元素原子会因为失去一个电子而变为正离子，即每掺入一个五价元素原子就会形成一个正离子和一个自由电子。所以在N型半导体中自由电子数目远多于空穴数目，自由电子为多数载流子（多子），空穴为少数载流子（少子）。即掺杂后自由电子数目大量增加，自由电子导电成为这种半导体的主要导电方式，所以又称为电子半导体。 2）P型半导体 在本征半导体中掺入三价的元素（硼）就构成了P型半导体。 掺入的三价元素代替原来四价元素，与周围其他的四价元素形成共价键，但三价元素外层只有三个价电子，因此会产生一个空穴其他四价元素的电子配对，如图1-6所示。 图1-6 掺入微量三价元素 掺入的三价元素原子会因为得到一个空穴而变为负离子，即每掺入一个三价元素原子就会形成一个负离子和一个空穴。所以在P型半导体中空穴数目远多于自由电子数目，空穴为多数载流子（多子），自由电子为少数载流子（少子）。即掺杂后空穴数目大量增加，空穴导电成为这种半导体的主要导电方式，所以又称为空穴半导体。 3.PN结 通过一定的生产工艺，将N型半导体和P型半导体结合在一起，在它们的交界面则会形成一个特殊的薄层，这个薄层就称为PN结。 1）PN结的形成 在一块本征半导体两侧通过扩散不同的杂质,分别形成N型半导体和P型半导体。在交界面的两侧由于自