项目1 1.1半导体基础知识

任务一 直流稳压电源的制作与调试 实施 步骤 工作过程安排 具体内容 教学方法 和手段 实施 地点 建议学时 支撑知识和技能：

项目1 获取半导体元件方面的理论知识 1.1半导体基础 1.2半导体二极管 1.3半导体三极管 1.4场效应管 任务驱动法、讲解、举例、比较、讨论和演练多法并用 多媒体教室或实训室 8

项目2 二极管、三极管测试 二极管、三极管极性判别和质量好坏的判断 讲解示范“教、学、做”一体 实验室 2

项目3常用电子仪器使用方法 万用表和示波器的正确使用 讲演示范“教、学、做”一体 实验室 2

项目4解剖直流稳压电源电路

1.5单相整流电路 1.6滤波电路 1.7稳压电路 讲解、举例、比较、讨论和演练多法并用 多媒体

教室或实训室 6

项目5直流稳压电路 的性能测试 对单相桥式整流电容 滤波电路进行测试 讲演示范“教、学、做”一体 实验室 2

任务描述：

任务 获取 知识 准备

制作并调试串联型直流稳压电源：1、输入交流220V时输出直流电压6V；2、输出纹波电压＜5mV，稳压系数≤0.01;3、具有短路保护功能；4、 AI0.1max

头脑风暴法、分组讨论、查阅资料 实训室或 图书馆 1

制作前的准备；根据电路图焊接各元件，制作稳压电路；检查、调试稳压电路，测试参数、记录结果；撰写直流稳压电路的制作与调试报告书。

实践 补充 理论 转化 （项目6） 学生自行检查完成情况，并填写自评表； 老师根据任务实施情况对学生小组和个人作出评价。 头脑风暴法、利用设备工具实际操作法 实训室 5

各团队对现场实施情况进行总结，并用PPT展示成果 梳理总结实践升华 师生根据实际完成情况给出小组和学生个人成绩 讨论和归纳总

结法 实训室 2 任务一 直流稳压电源的制作与调试 引导学生列举生活中常用的直流稳压电源，简介直流稳压电源的组成和作用，导入新课： 压压u1u

2u3u

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压压压压

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图1-0 直流稳压电源组成方框图

任务一知识网络分布图 项目1 获取半导体元件方面的理论知识 1.1 半导体基础 自然界的物质，按其导电能力可分为导体、半导体和绝缘体。导体和绝缘体材料在电力系统中得到了广泛的应用。半导体的导电能力介于导体和绝缘体之间，20世纪40年代，科学家在试验中发现半导体材料具有一些特殊性能，其电阻率随温度、光照以及所含杂质的种类、浓度等条件的不同而出现显著的差别。奇妙的PN结，带领我们进入奥妙无穷的电子世界。 常用的半导体材料有硅、锗、硒、砷化镓及金属的氧化物和硫化物等。 一.半导体的特性及结构 1.半导体的特性 半导体的电阻率随温度、光照以及所含杂质的种类、浓度等条件的不同而出现显著的差别，所以半导体具有热敏性、光敏性和杂敏性的特点。 2、半导体的结构 自然界的一切物质都是由原子组成的，而原子又是由一个带正电的原子核与若干带负电的电子所组成。电子分层围绕着原子核不停地旋转，内层电子受原子核的吸引力较大，而外层电子受原子核的吸引力较小。所以，外层的电子获得能量后就容易脱离原子核的束缚成为自由电子。半导体材料的价电子数是4个，其原子的外层电子既不像金属那样容易挣脱出来，也不像绝缘体那样被原子核紧紧束缚住。 最常见的半导体材料是硅和锗。其结构见图1-1，每个原子最外层的4个电子不仅受自身原子核的束缚，还与周围相邻的4个原子发生联系。相邻的原子通过共用价电子而连接在一起，这种相邻原子共用价电子形成的束缚作用称为共价

键。 图1-1 硅和锗原子结构平面示意图

二.半导体分类 1、本征半导体 （1）定义： 完全纯净的、不含其他杂质且具有晶体结构的半导体称为本征半导体。 （2）特点 1）两种载流子—自由电子和空穴。 2）特点：a温度越高，电子空穴对越多； b电子空穴对的热运动杂乱无章，整体对外不显电性。

2.杂质半导体 （1）N型半导体 在本征半导体（以硅为例）中掺入少量的5价元素，如磷（P）、砷（AS）等。磷原子的最外层有5个价电子，其中4个价电子与相邻硅原子的最外层价电子组成共价键形成稳定结构，多余的电子很容易受激发成为自由电子。掺入的磷元素越多，则自由电子越多。这种掺入5价元素的半导体称为N型半导体。

N型半导体主要靠自由电子导电，称为多数载流子，而空穴数量远少于电子数量，称为少数载流子。 （2）P型半导体 在本征半导体（以硅为例）中掺入少量的3价元素，如硼（B）原子的最外层只有3个价电子，3个价电子与相邻的3个硅原子组成共价键后，就留下一个空穴，空穴数量增多，自由电子则相对很少，故掺入3价元素的半导体称为P型半导体。 P型半导体主要靠空穴导电，称为多数载流子，而自由电子数量远少于空穴数量，称为少数载流子。 注意：不论N型半导体还是P型半导体都是电中性，对外不显电性。 三.PN结的形成与特性

1、PN结的形成 （1）定义：P型与N型半导体接触后，在交界面附近就会形成一个具有特殊性质的薄层，这个薄层就是PN结。 （2）几种运动 扩散运动：因浓度差而引起载流子从浓度高的区域向浓度低的区域运动。 漂移运动：在内电场的作用下，对方区域内的少数载流子会被吸引过来，形成漂移运动。

当多数载流子的扩散运动和少数载流子的漂移运动达到一个相对稳定的动态平衡时，在交界面上形成稳定的空间电荷区—即PN结。 2.PN结的特性 （1）正向导通特性 给PN结加正向电压，即P区接电源正极，N区接电源负极，这种接法叫正向偏置。形成的电流叫做正向电流。 实验证明外加电场越强，正向电流越大，PN结的正向电阻变小。处于正向导通状态。 （2）反向截止特性 给PN结加反向电压，即N区接电源正极，P区接电源负极，这种接法叫反向偏置。形成的电流叫做反向电流。 实验证明，当温度一定且反向电压不超过某一值时，反向电流几乎不随外加反向偏置电压的变化而变化，又称其为反向饱和电流。其受温度影响很大。反向电流很小，可以忽略，所以反向偏置时，处于截止状态，电阻很大。 结论：PN结正偏导通，反偏截止---PN结的单向导通特性 小结: 本次课的主要内容：  半导体的结构和特性；  两种杂质半导体的构成和特点；  PN结的形成和特性 重点：杂质半导体和 PN结的特性；难点：PN结的形成 作业：P48 1-1、1-2 P8 预习1.2 半导体二极管 1.2 半导体二极管 复习提问： 1、杂质半导体分哪两种，各有什么特点？ 2、PN结是怎样形成？它的特性是什么？ 导入新课： 奇妙的PN结，具有单向导通特性，加正向电压导通，加反向电压截止。利用这一特点，给一个PN结加上相应的外引线，然后用塑料、玻璃或铁皮等材料做外壳封装就成为最简单的二极管。换言之，PN结的特性，就是二极管的特性。 一、二极管的结构和类型 1.二极管的结构

接在二极管P区的引出线称二极管的阳极，接在N区的引出线称二极管的阴极，如图1.2.1（a）所示。

2. 二极管的符号 二极管的符号如图1.2.1（b）所示，其中三角箭头表示正向电流的方向，正向电流从二极管的阳极流入，阴极流出。 3.二极管的类型 二极管有很多类型：按PN结形成的制造工艺方式可分为点接触型、面接触型和平面型；按用途分有整流管、检波二极管、稳压二极管、光电二极管和开关二极管等。

图1.2.2 二极管的几种外形 （1）点接触型二极管 如图1.2.3所示，它是用一根含杂质元素的金属丝压在半导体晶片上，经特殊工艺、方法，使金属丝上的杂质掺入到晶体中，从而形成导电类型与原晶体相反的区域而构成PN结。

图1.2.3 a 点接触型二极管图 1.2.3b 面接触型二极管 （2）面接触型二极管 PN结面积大，用于工频大电流整流电路。

（3）平面接触型二极管 往往用于集成电路制造工艺中。PN 结 面积可大可小，用于高频整流和开关电路中。

图1.2.3c 平面接触型二极管 二、二极管的特性及参数 1.二极管的伏安特性 （1）正向特性 外加正向电压较小时，外电场不足以克服内电场对多子扩散的阻力，PN结仍处于截止状态。 正向电压大于死区电压后，正向电流随着正向电压增大迅速上升。通常死区电压硅管约为0.5V，锗管约为0.2V。当二极管完全导通后，正向压降基本维持不变，称为二极管正向导通压降，一般导通压降硅管约为0.7V，锗管约为0.3V。

阴极引线阳极引线

PNP型支持衬底（2）反向特性 外加反向电压时， PN结处于截止状态，反向电流很小。当反向电压增大到某一数值时，反向电流急剧增加。这种现象称为二极管反向击穿。击穿时对应的电压称为反向击穿电压。 2.二极管的主要参数 （1）最大整流电流IFM：指管子长期运行时，允许通过的最大正向平均电流。 （2）反向击穿电压UB：指管子反向击穿时的电压值。 （3）最大反向工作电压URM：二极管运行时允许承受的最大反向电压（约为UB

一半）。

（4）最大反向电流IRM：指管子未击穿时的反向电流，其值越小，则管子的单向导电性越好。 （5）最高工作频率fM：主要取决于PN结结电容的大小。 三、特殊二极管 1、发光二极管 一种将电能直接转换成光能的固体器件，简称LED（Light Emitting Diode）。 当发光二极管的PN结加上正向电压时，电子与空穴复合过程以光的形式放出能量。不同材料制成的发光二极管会发出不同颜色的光。常见的有红、橙、黄、绿、蓝五种颜色。 发光二极管具有很强的抗振动和抗冲击能力、亮度高、清晰度高、电压低（1.5～3V）、反应快、体积小、可靠性高、寿命长等特点，是一种很有用的半导体器件，常用于信号指示、数字和字符显示。

图1.2.9 发光二极管符号及其电路图 1.2.10 光电二极管符号 2.光电二极管

阳极阴极 (a) (b)LED

LED

RE阳极阴极