电子技术教案——半导体二极管
(完整版)电子技术教案——半导体二极管
课题1.1 半导体二极管课型新课授课班级授课时数 2 教学目标1．熟识二极管的外形和符号。
2．掌握二极管的单向导电性。
3．理解二极管的伏安特性、理解二极管的主要参数。
教学重点二极管的单向导电性。
教学难点二极管的反向特性。
学情分析教学效果教后记新课A．引入自然界中的物质，按导电能力的不同，可分为导体和绝缘体。
人们又发现还有一类物质，它们的导电能力介于导体和绝缘体之间，那就是半导体。
B．新授课1.1半导体二极管1.1.1什么是半导体1．半导体：导电能力随着掺入杂质、输入电压（电流）、温度和光照条件的不同而发生很大变化，人们把这一类物质称为半导体。
2．载流子：半导体中存在的两种携带电荷参与导电的“粒子”。
（1）自由电子：带负电荷。
（2）空穴：带正电荷。
特性：在外电场的作用下，两种载流子都可以做定向移动，形成电流。
3．N型半导体：主要靠电子导电的半导体。
即：电子是多数载流子，空穴是少数载流子。
4．P型半导体：主要靠空穴导电的半导体。
即：空穴是多数载流子，电子是少数载流子。
1.1.2PN结1．PN结：经过特殊的工艺加工，将P型半导体和N型半导体紧密地结合在一起，则在两种半导体的交界面就会出现一个特殊的接触面，称为PN结。
2．实验演示（1）实验电路（2）现象所加电压的方向不同，电流表指针偏转幅度不同。
（3）结论PN结加正向电压时导通，加反向电压时截止，这种特性称为PN结的单向导电性。
3．反向击穿：PN结两端外加的反向电压增加到一定值时，反向电流急剧增大，称为PN结的反向击穿。
4．热击穿：若反向电流增大并超过允许值，会使PN结烧坏，称为热击穿。
5．结电容（讲解）（引入实验电路，观察现象）PN结存在着电容，该电容称为PN结的结电容。
1.1.3半导体二极管利用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。
1．半导体二极管的结构和符号（1）结构：由于管芯结构不同，二极管又分为点接触型（如图a）、面接触型（如图b）和平面型（如图c）。
半导体二极管教案
半导体二极管教案教学目标：1.了解半导体材料的基本性质。
2.理解二极管的原理和工作方式。
3.掌握二极管的符号表示和常见的应用场景。
4.能够正确连接和使用二极管。
教学重点：1.半导体材料的性质和特点。
2.二极管的工作原理和特性。
3.二极管的应用。
教学难点：1.理解二极管的工作方式。
2.掌握二极管的符号表示和连接方法。
教学准备：1.二极管的样本和教具。
2.相关教学PPT。
教学过程：一、导入（10分钟）1.引入半导体材料的基本概念，与导体和绝缘体进行对比，让学生了解半导体的基本性质。
二、理论讲解（30分钟）1.介绍半导体的基本性质，如电导率和能带结构。
2.解释半导体元素的掺杂和杂质激活的概念。
3.分析P型和N型半导体的形成原理和特性。
4.详细讲解二极管的工作原理和特性，包括P-N结和正向、反向偏置的区别。
三、实验演示（20分钟）1.准备样本和教具，展示二极管在电路中的实际应用。
2.运用示波器和万用表等仪器，对二极管进行测试，观察其特性曲线和电流变化。
四、设计任务（30分钟）1.将学生分为小组，每个小组设计一个简单的电路，用到二极管。
2.要求学生根据电路设计要求，正确连接二极管和其他元件，实现特定功能。
3.每个小组通过实际调试和测试，验证电路的正确性和可行性。
五、总结归纳（10分钟）1.让学生总结半导体材料和二极管的基本特性。
2.引导学生回顾实验和设计任务过程中的收获和困难。
参考资料：1.《电子技术基础教程》2.《半导体物理与器件基础》教学反思：本节课对于半导体二极管的教学，其中可借助示波器和万用表等仪器，加深学生对二极管特性的理解。
在设计任务中，可以给学生提供一些实际应用场景的例子，激发学生的兴趣和创造力。
另外，教学过程中可以适当加入小组合作学习和讨论的环节，培养学生的团队合作能力。
大学半导体二极管教案
教学目标：1. 了解半导体基础知识，掌握PN结的单向导电特性；2. 熟悉二极管的基本结构、伏安特性和主要参数；3. 掌握二极管电路的分析方法；4. 了解特殊二极管及其应用。
教学重点：1. 半导体二极管的伏安特性，主要参数，单向导电性；2. 二极管电路分析方法。
教学难点：1. 半导体二极管的伏安特性，主要参数，单向导电性；2. 二极管电路分析方法。
教学时间：2课时教学内容：一、导入1. 通过生活中的实例引入半导体二极管的概念，如LED灯、太阳能电池等。
2. 引导学生思考半导体二极管的作用和原理。
二、半导体基础知识1. 介绍本征半导体、N型半导体、P型半导体的概念和区别。
2. 讲解半导体中的载流子（自由电子和空穴）的形成。
3. 分析PN结的形成过程和特点。
三、二极管的结构与特性1. 介绍二极管的基本结构，包括PN结、引线、外壳等。
2. 讲解二极管的伏安特性，包括正向导通、反向截止和反向击穿等特性。
3. 分析二极管的主要参数，如正向电压、反向电压、反向饱和电流等。
四、二极管电路分析方法1. 介绍二极管电路的基本分析方法，如等效电路法、伏安特性法等。
2. 通过实例讲解二极管电路的分析方法，如整流电路、限幅电路等。
五、特殊二极管及其应用1. 介绍稳压二极管、变容二极管等特殊二极管的结构、特性和应用。
2. 分析特殊二极管在电路中的应用，如稳压电路、频率调谐电路等。
六、总结与练习1. 总结本节课的主要内容，强调重点和难点。
2. 布置课后练习题，巩固所学知识。
教学过程：1. 导入新课，激发学生学习兴趣。
2. 讲解半导体基础知识，使学生掌握PN结的形成和特性。
3. 介绍二极管的结构与特性，分析二极管的主要参数。
4. 讲解二极管电路分析方法，通过实例讲解分析方法。
5. 介绍特殊二极管及其应用，分析特殊二极管在电路中的应用。
6. 总结本节课的主要内容，布置课后练习题。
教学评价：1. 课堂提问：检查学生对半导体二极管知识的掌握程度。
2024版《二极管》教案
收音机、电视机等接收设备中的解调部分。这些设备需要将接收到的调幅波解调为 音频信号或视频信号，以供后续电路处理。检波电路是实现这一功能的关键部分之 一。
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04
二极管实验与测量技术
2024/1/26
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二极管极性判别方法
观察法
通过查看二极管外观上的标识， 确定其正负极。通常，二极管上 会有明显的标记，如箭头、色环
正向特性
当二极管正向偏置时，随 着正向电压的增大，电流 迅速增大，呈现指数关系。
2024/1/26
反向特性
当二极管反向偏置时，反 向电流很小且基本保持不 变，称为反向饱和电流。
击穿特性
当反向电压增大到一定程 度时，反向电流急剧增大， 二极管发生击穿。
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二极管主要参数及分类
主要参数
最大整流电流、最高反向工作电压、 反向电流、动态电阻等。
二极管的选择和使用 包括二极管的选用原则、使用注意事 项等。
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02
二极管基本原理与特性
2024/1/26
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二极管结构及工作原理
2024/1/26
二极管的基本结构
由半导体材料制成的PN结，具有 单向导电性。
工作原理
利用PN结两侧载流子的浓度差形 成扩散电流，实现电流的放大和控 制。
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二极管伏安特性曲线
2024/1/26
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06
知识拓展：新型二极管介绍
2024/1/26
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发光二极管（LED）原理及应用
发光原理
LED的核心部分是由P型半导体和N型半导体组成的晶片，在P型半导体和N型半导体之间有一个过渡层， 称为PN结。在某些半导体材料的PN结中，注入的少数载流子与多数载流子复合时会把多余的能量以光的 形式释放出来，从而把电能直接转换为光能。
电子技术基础课件：半导体二极管及其应用
若正、反向电阻阻值都非常大，表明管子内部已断路；若正、反向电阻阻值都很小， 则表明管子内部已短路。出现断路时，表明二极管已损坏。管子正常情况下，若正向电阻 为几千欧，则为硅管;若正向电阻为几百欧，则2 特性及主要参数 1. 单向导电性 二极管的主要特性是单向导电性。 加在二极管两端的电压称为偏置电压，若将直流电 源的正端加到二极管正极(PN结的P区)，负端加到二极管的负极(PN结的N区)，如图1.5(a)所 示，称为二极管(PN结)正向偏置，简称正偏。 这时电流表示出较大的电流值，二极管的这 种状态称为正偏导通，二极管呈现很小的电阻。 若将直流电源的正端接二极管的负极，负 端接二极管的正极，如图1.5(b)所示，称为二极管(PN结)反向偏置，简称反偏。 这时电流表 示出的电流值几乎为零，二极管的这种状态称为反向截止，即二极管呈现很大的电阻。 这 种允许一个方向电流流通的特性，称为单向导电性。
半导体二极管及其应用
3.基本应用 利用稳压管组成的简单的稳压电路如图1.15所示，R为限流电阻，RL为稳压电路的负载。 当输入电压UI、负载RL变化时，该电路可维持电压UO的稳定。
稳压二极管正常稳压工作时，有下述方程式：
若RL不变，UI增大时，UO将会随着增大，加于二极管两端的反向电压增加，使电流IZ 大大增加，IR也随之显著增加，从而使限流电阻上的压降IRR 增大，其结果是，UI的增加量 绝大部分都降落在限流电阻R 上，从而使输出电压UO基本维持恒定。反之，UI下降时，IR减 小，R 上压降减小，从而维持UO基本恒定。
电工学教案半导体二极管和三极管
电工学教案半导体二极管和三极管一、教学目标1.了解半导体二极管和三极管的基本结构和工作原理；2.掌握常见半导体二极管和三极管的特性参数；3.能够分析和解决与半导体二极管和三极管相关的电路问题；4.培养学生的动手实践和创新能力。
二、教学内容1.半导体二极管的基本结构和工作原理；2.常见半导体二极管的特性参数和应用；3.三极管的基本结构和工作原理；4.常见三极管的特性参数和应用。
三、教学过程1.导入引入通过介绍电子元器件中的两种重要器件，半导体二极管和三极管，引发学生对相关知识的探究和学习兴趣。
2.课堂讲解2.1半导体二极管2.1.1基本结构和工作原理详细介绍半导体二极管的基本结构，包括P-N结和其注入。
详细介绍半导体二极管的工作原理，包括正向偏置和反向偏置。
2.1.2特性参数和应用介绍半导体二极管的特性参数，包括导通压降、最大反向电压和最大正向电流等。
介绍半导体二极管的应用，包括整流、波形修整等。
2.2三极管2.2.1基本结构和工作原理详细介绍三极管的基本结构，包括三个区域的P-N结和掺杂工艺。
详细介绍三极管的工作原理，包括共发射极、共集电极和共基极的基本工作模式。
2.2.2特性参数和应用介绍三极管的特性参数，包括放大系数、最大耗散功率和最大反向电压等。
介绍三极管的应用，包括放大、开关等。
3.实验演示通过实验演示，让学生亲自搭建电路，观察和验证半导体二极管和三极管的工作原理和特性。
4.小结反思对课堂内容进行总结和归纳，强化学生对半导体二极管和三极管的理解。
四、教学方法1.讲授结合实践通过讲解和实验结合，加深学生对半导体二极管和三极管相关知识的理解和应用能力。
2.探究式学习鼓励学生积极参与课堂互动，提出问题、讨论问题，培养学生的创新思维和解决问题的能力。
五、教学评估1.课堂小测验设置课堂小测验以检测学生对知识的掌握程度。
2.实验报告要求学生根据实验结果和分析写实验报告，评估学生对半导体二极管和三极管的实际操作和分析能力。
半导体二极管教(学)案
半导体二极管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 区的电场，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。
二、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符号半导体二极管在电路中的符号如上图所示，箭头指向表示二极管正向导通时电流的方向。
分类按结构的不同来分，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。
为学生展示几种常见二极管本节的重难点主要就在二极管的外部特性。
通过二极管的检测加深理解二极管单向导电特性。
通过知识拓展了解二极管的作用引发兴趣。
重点练习恒压降模型的分析方法。
我们已经知道了PN结具有单向导电性，但是二极管具体的外部特性是怎样的呢？下面给出二极管的伏安特性曲线。
教案一半导体的基本知识,二极管
审阅：年月日教学内容、方法及时间安排一览表：教学目标教学过程教学内容教学方法拟用时间应知：1、了解半导体的导电特性；2、掌握PN结及其单向导电性；3、了解二极管结构、符号和分类；4、掌握二极管的伏安特性和主要参数；应会：1、分辨常用电路中的半导体；2、会二极管的识别和检测。
一课程引入从实例出发，回顾旧知识，引入课程。
20min 二课程介绍简单介绍课程性质、内容、学习方法及考核方法。
10min 三半导体基本知识介绍半导体导电特性，杂质半导体，详细讲解PN结及其单向导电性。
60 min 四半导体二极管介绍半导体二极管相关知识，详细讲解半导体伏安特性；动手做检测二极管实训。
85 min 五课堂小结、布置作业对作业提出明确要求5min 教学过程教学过程课程内容备注一、由实例出发、承前启后，引入课题（20分钟）出示短时间应急灯电路板，如图所示：引导学生根据电路板复习回忆电工基础课程中的部分知识。
演示此电路板的功能，提出问题：灯为什么可以延迟熄灭？学生回答：（这是已学知识，有些同学可以回答出来，然后老师稍微讲解一下短时间应急灯的原理）教师指出：同学们观察到这个电路图中有些元器件是我们没有见过的，这就是我们这学期电子技术课程中所要学到的。
通过生活实例－短时间应急灯，承前启后，引入到电子技术课程的教学二、绪言（10分钟）1、电子技术基础课程的性质电子技术基础研究怎样通过各种半导体管以及由他们组成的电路将微弱的电信号进行放大、变换或重新组合，然后运用到各个领域。
对课程性质等作介绍，并告知考核方法。
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新课
（2）现象
所加电压的方向不同，电流表指针偏转幅度不同。
（3）结论
PN结加正向电压时导通，加反向电压时截止，这种特性称为PN结的单向导电性。
3．反向击穿：PN结两端外加的反向电压增加到一定值时，反向电流急剧增大，PN结的反向击穿。
4．热击穿：若反向电流增大并超过允许值，会使PN结烧坏，称为热击穿。
5．结电容
2）符号：如图所示，箭头表示正向导通电流的方向。
二极管的导电性能由加在二极管两端的电压和流过二极管的电流来决定，间的关系称为二极管的伏安特性。
硅二极管的伏安特性曲线如图所示。
）正向特性（二极管正极电压大于负极电压）
2．用PN结可制成二极管。
符号如图所示。
新课
三区：发射区、基区、集电区。
三极：发射极E、基极B、集电极C。
两结：发射结、集电结。
实际上发射极箭头方向就是发射结正向电流方向。
）按半导体基片材料不同：NPN型和PNP型。
）按功率分：小功率管和大功率管。
）按工作频率分：低频管和高频管。
）按管芯所用半导体材料分：锗管和硅管。
）按结构工艺分：合金管和平面管。
）按用途分：放大管和开关管。
．外形及封装形式
三极管常采用金属、玻璃或塑料封装。
常用的外形及封装形式如图所示。
）实验数据
表1-1 三极管三个电极上的电流分配
0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.01 0.56 1.14 1.74 2.33 0.01
0.57
1.16
1.77
2.37
C B E I I I +=
三极管的电流分配规律：发射极电流等于基极电流和集电极电流之和。
．三极管的电流放大作用 由上述实验可得结论：
的微小变化控制了集电极电流较大的变化，这就是三极管的电流放大）三极管的电流放大作用，实质上是用较小的基极电流信号控制集电极的大电流信号，是“以小控大”的作用。
）要使三极管起放大作用，必须保证发射结加正向偏置电压，集电结加反向偏三极管的基本连接方式
利用三极管的电流放大作用，可以用来构成放大器，其方框图如图所示。
：把三极管的基极作为公共端子。
CC ）：把三极管的集电极作为公共端子。
．三极管的放大作用的实质是_____电流对．三极管的电流分配关系是怎样的？ ．如何理解三极管的电流放大作用？
．三极管是一种有三个电极、两个PN 半导体器件。
．三极管内电流分配关系为：B E I I =．三极管实现放大作用的条件是：三极管的发射结要加正向电压，集电结要加反向电压。
．三极管有三种基本连接方式：共发射极电路、共基极电路和共集电极电路。
新课
可改变CE V ，CE V 一定后，改变P1R 可得到不同的B I 和BE V ）输入特性曲线
三极管的输入特性曲线与二极管的十分相似，当BE V 大于导通电压时，三极管才出，锗管0.2 V 。
一定条件下，集电极与发射极之间的电压
，使B I 为一定值，再调节P2R 得到不同的CE V 和C I 值。
）输出特性曲线
= 0以下的区域。
．发射结和集电结均反向偏置，三极管截止。
≠0，即为CEO I ，穿透电流。
．三极管发射结反偏或两端电压为零时，为截止。
放大区：指输出特性曲线之间间距接近相等，且互相平行的区域。
成正比增长关系，具有电流放大作用。
CE V 大于1 V 左右以后，B I 一定，C I 不随CE V 变化，．发射结正偏，集电结反偏，三极管处于放大状态。
．电流放大倍数
B
C I I ∆∆=β 饱和区：指输出特性曲线靠近左边陡直且互相重合的曲线与纵轴之间的区域。
的增大而变化，这就是所谓的饱和。
CE 值为饱和压降CES V ，CES V ：硅管为0.3 V ，锗管为．发射结、集电结都正偏，三极管处于饱和状态。
截止区：发射结和集电结均反偏。
放大区：发射结正偏，集电结反偏。
饱和区：发射结和集电结均正偏。
．三极管的主要参数
三极管的简易测试
．用万用表判别三极管的管型和管脚
R⨯ 1 k”挡或“R⨯ 100”挡。
黑表笔和三极管任一管脚相连，红表笔分别和另外两个管脚相连测其阻值，若则将黑表笔所接的管脚调换重新测量，直至两个阻值接近。
很小，则黑表笔所接的为NPN型三极管的基极。
若测得的阻值都很大，则黑表笔所接型三极管的基极。
型三极管，将黑红表笔分别接另两个引脚，用手指捏住基极和假设的集电极，观察表针摆动。
再将假设的集电极和发射极互换，按上述方法重测。
比较两次表针摆幅，摆幅较大的一次黑表笔所接的管脚为集电极，红表笔所接的管脚为发射极。
型三极管，只要将红表笔和黑表笔对换再按上述方法测试即可。
”挡或“R⨯ 100”挡。
分别测量三极管集电结与发射结的正向电阻和反向电阻，只要有一个
反向电阻异常，就可判断三极管已损坏。
管接入判断三极管C脚和E脚的测试电路，万用表显示阻值小的，则
的大小
型为例，用万用表测试C、E间的阻值，阻值越大，表示
）小功率三极管：额定功率在100 mW ~ 200 mW
形式封装，如图所示。
—集电极。
）大功率三极管：额定功率在1 W ~ 1.5 W的大功率三极管，一般采用
、4（内部连接在一起）—集电极。
在三极管的管芯内加入一只或两只偏置电阻的片状三极管称带阻片状三极管。
）带阻片状三极管内部电路
SOT—36 SOT—25 UM—6
练习
1．晶体三极管集电极电流过大，过小都会使其 β 值_____
2．三极管输出特性曲线常用一族曲线表示，其中每一条曲线对应一个特定的_____。
3．三极管的输出特性曲线是如何绘制的？
小结
1．三极管的特性曲线表示管子各极电流与各极间的电压的关系。
包括输入和输出特性曲线。
2．三极管的输入特性曲线与普通二极管的伏安特性曲线相似。
3．三极管的输出特性曲线，分为饱和区、放大区和截止区。
布置作业P23习题一
1-7，1-8，1-9，1-10。
新课
结型场效晶体管可分为P 沟道和N 沟道两种。
．电压放大作用
场效晶体管共源极电路中，漏极电流D I 受栅源电压GS V 控制。
场效晶体管是电压控制器件，具有电压放大作用。
绝缘栅场效晶体管
栅极与漏、源极完全绝缘的场效晶体管，称绝缘栅场效晶体管。
．电路符号和分类
四种场效晶体管的电路符号如图所示。
N沟道耗尽型 P沟道耗尽型
沟道用虚线为增强型，用实线为耗尽型，N沟道称
沟道用虚线为增强型，用实线为耗尽型，P沟道称
型区引出两个电极：漏极（D）、源极（S）。
在源区和漏区之间的衬底表面覆盖一层很薄的绝缘层，再在绝缘层上覆盖一层金属薄层，形成栅极（G）。
从衬底基片上引出一个电极，称为衬底电极。
工作原理示意图如图所示。
时，漏极电流
D
I≈ 0，处于截止状态。
增大，超过开启电压，形成漏区和源区间的导电沟道。
若此时在漏极和源
DS > 0，就会形成漏极电流
D
I。
越大，导电沟道越宽，沟道电阻越小，
D
I越大。
则通过调节）输出特性和转移特性（与晶体管类似）。