半导体二极管教案.doc

半导体二极管 授课名称 电子基础 授课类型 讲授 授课时数 1 课题 半导体二极管 学情分析 认知特征：中专生的学习方法由模仿转向领会，思维方式由形象转向抽象。 学习状态：中专面临着基础知识薄弱、自信不足、学习能力不强等学习困境，电子课程入门难，而且枯燥乏味。但是如果能引发学生兴趣，老师在平时的课上课下注意引导和鼓励，学生一定能学好《电子基础》。 知识储备：之前学生已初步掌握了基本的电学知识，为本节的学习作好了知识储备。 教学目标 1、、、掌握二极管伏安特性。 另一类是导电能力非常差，几乎可以看成不能导电的物质，叫绝缘体（如塑料、橡胶、陶瓷等），绝缘体的电阻率通常在。 还有一类是半导体，其导电能力介于导体和绝缘体之间（如锗、硅、砷化镓等）叫半导体，半导体的电阻率通常在。 2.半导体特性 半导体除了在导电能力方面与导体和绝缘体不同外，它还具有不同于其它物质的特点，例如，当半导体受到外界光和热的照射时，或掺入某些杂质时其导电能力将发生显著的变化。这个特点说明，半导体的导电机构必然不同于其它物质。为了理解这个特点，我们必须先从了解半导体的结构入手，来了解半导体的基本知识。 3.半导体结构 在电子学中，用得最多的半导体是硅和锗，硅和锗的外层电子都是4个，都是四价元素。与相邻四个原子分别用四个共价键相连，形成原子有规律地整齐排列的结构，称为晶体结构，这就是晶体管的来由。本来外层电子受共价键束缚，但是少数电子获得一定的动能才能挣脱共价键的束缚成为自由电子。在电子挣脱共价键的束缚成为自由电子后，共价键中就留下一个空位，这个空位叫做空穴。于是半导体可以导电，但是在常温下只有极少电子能称为自由电子，所以导电能力较弱。完全纯净的、结构完整的半导体晶体称为本征半导体。但是本征半导体易受温度的影响，而且导电能力差，不能直接使用在电子线路中，必须利用掺杂特性制作杂质半导体。 在硅（或锗）晶体中掺入微量的五价元素P，磷原子的5个价电子中有4个电子和硅原子组成共价键，多出一个电子很容易脱离原子核的束缚而成为自由电子，同时磷原子也就成为带正电的离子。这样，由于磷元素的掺入，使硅晶体中自由电子的数目大大增加。当然硅原子由于热激发也产生少量的电子—空穴对。这种半导体的导电主要是靠电子，所以称它为电子半导体，简称N型半导体。本征半导体中空穴和自由电子成对出现，但是在杂质半导体中不同，略讲多子和少子概念。 在硅（或锗）晶体中掺入微量的三价元素B，硼原子有3个价电子，它与硅原子组成共价键时缺少一个价电子而形成一个空穴，空穴的浓度比电子的浓度大得多。这种半导体的导电主要是靠空穴，所以称它为空穴半导体，简称P型半导体。 3.PN结原理 当N型半导体和P型半导体用特殊工艺结合在一起时，由于P型半导体中空穴浓度高、电子浓度低，而N型半导体中电子浓度高、空穴浓度低，因此在交界面附近电子和空穴都要从浓度高的地方向浓度低的地方扩散。P区的空穴要扩散到N区，且与N区的电子复合，在P区一侧就留下了不能移动的负离子空间电荷区。同样，N区的电子要扩散到P区，且与P区的空穴复合，在N区一侧就留下了不能移动的正离子空间电荷区。空间电荷区形成了一个方向由N区指向P区的内电场，内电场的作用是阻碍多数载流子的继续扩散。这种动态稳定的结构称之为PN结。当加入外电场时动态平衡被打破，略讲PN结单向导电性，即正偏(P接“＋”，N接“－”)时，正向电流大；反偏(P接“－”，N接“＋”)时，反向电流小。 半导体二极管（20分钟） 1.二极管概述 利用PN结的单向导电性，可以用来制造一种半导体器件——半导体二极管。半导体二极管又称晶体二极管。几乎在所有的电子电路中，都要用到半导体二极管。 结构 半导体二极管是由一个PN结加上电极引线和外壳封装而成。P区引出的电极称为阳极，或叫正极，用A表示；N区引出的电极称为阴极,或叫负极,用K表示。 半导体二极管的外形与符号按结构的不同来分，可分为点接触型和面接触型；若按应用场合的不同来分，可分为整流二极管、稳压二极管、检波二极管、限幅二极管、开关二极管、发光二极管等；若按功率的不同可分为小功率、中功率和大功率；若按制作材料的不同，可分为锗二极管和硅二极管等。 半导体二极管伏安特性6V～0.8V，锗二极管约0.2V～0.3V。这一区段，称为正向导通区。 反向特性 当二极管加反向电压（又称反向偏置）时，形成的电流称反向漏电流IR，其值很小，这一区段，称为反向截止区。正常情况下，硅二极管的反向漏电流IR一般在几微安以下，锗二极管的IR较大，一般在几十微安至几百微安。我们可以视为无电流通过，即反向截止。反向电流的大小与反相电压无关，与温度有关。 当反向电压增加到一定大小的UBR时，反向电流