模拟电子技术项目化教程（第2版）教学教案.docVIP

PAGE144

教案

课程代码：

0231003

课程名称：

模拟电子技术

课程性质：

□必修课□限选课□任选课

学时/学分：

80/5

授课专业：

应用电子技术

授课教师：

使用学期：

审批意见：

签字：日期：

序号

NO1

课题

半导体基础知识；二极管的结构、符号及单向导电性

教学时数

2学时

课型

理论课

教学目标

知识目标：了解课程性质、内容；了解半导体基本概念和PN结特性；掌握二极管结构、符号及伏安特性（单向导电性）

能力目标：能够解释PN结及二极管的伏安特性；能知晓二极管的各种类型、认识常用二极管及符号的表示

重点难点

重点：PN结及其单向导电特性和二极管符号及伏安特性

难点：二极管单向导电的特性

采用教法

讲授+实物演示

学法建议

自学、讨论

教学过程设计

一、课题引入

1．电子技术的发展与应用

2．电子电路的概念

3．半导体二极管是最简单的电子器件，但应用十分广泛

二、主要知识/技能点及实施步骤

1.半导体的基础知识

（1）半导体定义

半导体：导电性能介于导体和绝缘体之间的物质。常用的半导体材料有硅（Si）、锗（Ge）、硒（Se）和砷化镓（GaAs）等。

（2）本征半导体及特性

本征半导体：纯净的不含任何杂质、晶体结构排列整齐的半导体。

共价键：相邻原子共有价电子所形成的束缚。

半导体中有自由电子和空穴两种载流子参与导电。

空穴产生：价电子获得能量挣脱原子核吸引和共价键束缚后留下的空位，空穴带正电

（3）杂质半导体

N型半导体：在四价的本征半导体(硅)中掺入微量五价元素(磷)，就形成了N型半导体。

P型半导体：在四价的本征半导体(硅)中掺入微量三价元素(硼)就形成P型半导体

杂质半导体中多数载流子的产生见图

掺杂半导体共价健结构示意图

(a)N型半导体(b)P型半导体

结论：

N型半导体中自由电子为多数载流子，简称多子，空穴为少数载流子，简称少子；P型半导体中空穴为多子，自由电子为少子；杂质半导体中，多子的浓度主要由掺杂浓度决定，而少子只与温度有关。

（4）PN结的形成及特性

通过一定的生产工艺把半导体的P区和N区部分结合在一起，则它们的交界处就会形成一个具有单向导电性的薄层，称为PN结

2．二极管的结构、图形符号及分类

（1）二极管制作、符号

以PN结为管芯，在P区和N区均接上电极引线，并以外壳封装，就制成了半导体二极管，简称二极管。

二极管内部结构示意图、图形符号

(a)内部结构(b)图形符号

二极管电路符号：箭头方向表示二极管导通时的电流方向

（2）二极管的分类

按所用材料不同划分：硅管和锗管；

按制造工艺不同划分：

①点接触型：结电容很小，允许通过的电流也很小（几十毫安以下），适用于高频检波、变频、高频振荡等场合。2AP系列和2AK系列；

②面接触型：允许通过的电流较大，结电容也大，工作频率较低，用作整流器件。如国产硅二极管2CP和2CZ系列；

③硅平面型，2CK系列开关管。

（3）型号命名方法

例：2AP9，“2”表示电极数为2，“A”表示N型锗材料，“P”表示普通管，“9”表示序号。

3．二极管的单向导电特性及伏安特性

（1）二极管的单向导电特性

二极管阳极电位高于阴极电位，称为二极管(PN结)正向偏置，简称正偏；

二极管阳极电位低于阴极电位，称为二极管(PN结)反向偏置，简称反偏。

二极管正偏导通，反偏截止的这种特性称为单向导电性。

（2）二极管的伏安特性

二极管的伏安特性曲线如图下所示，分为三部分：

(a)正向特性(b)反向特性(c)反向击穿特性

(a)正向特性：①OA段为死区，此时正偏电压称为死区电压Uth，硅管0.5V，锗管0.1V。②AB段为缓冲区。③BC段为正向导通区。当u≥Uth时，二极管才处于完全导通状态，导通电压UF基本不变。硅管为0.7~0.8V,一般取0.7V，锗管为0.2~0.3V，通常取0.2V。当二极管为理想二极管时，UF＝0。

(b)反向特性：如图OD段所示，二极管处于截止状态，在电路中相当于开关处于关断状态。

(c)反向击穿特性：如图所示，反向电流在E处急剧上升，这种现象称之为反向击穿（Reversebreakdown），此时所对应的电压为反向击穿电压UBR。对于非特殊要求的二极管，反向击穿时会使二极管PN结过热而损坏。

三、小结

1．半导体具有的特性：热敏性、光敏性，掺杂性

2．PN结的形成及特性

3．二极的符号、类型及伏安特性

备注

二极管内部核心是一个PN结。

二极管型号命名方法

思考与练习

1.本征半导体的特性？

2.简述PN结的单向导电特性？

3.常用二极管有哪些？符