电子技术基础与技能电子教案

电子技术基础与技能电子教案第1章二极管及整流滤波电路【课题】 1.1 二极管【教学目的】1、了解二极管的基本结构、类型和主要参数。

2、掌握二极管的主要特性。

【教学重点】1、二极管的基本结构、特性和类型。

2、二极管的单向导电特性及伏安特性。

【教学难点】1、二极管的主要参数。

2、二极管的单向导电特性。

【教学参考学时】2学时【教学方法】讲授法、分组讨论法【教学过程】一、引入新课1、通过实物演示及列举实例，让学生了解二极管的应用，从而激发他们的学习兴趣。

2、简单介绍本征半导体、杂质半导体等半导体的相关知识。

二、讲授新课1.1.1 半导体的特征及分类1、半导体：导电性能介于导体和绝缘体之间的物质，如硅(Si)、锗(Ge)。

硅和锗是4价元素，原子的最外层轨道上有4个价电子。

2、主要特征掺杂性、热敏性、光敏性3、分类N型半导体在纯净半导体硅或锗中掺入磷、砷等5价元素，由于这类元素的原子最外层有5个价电子，故在构成的共价键结构中，由于存在多余的价电子而产生大量自由电子，这种半导体主要靠自由电子导电，称为电子半导体或N型半导体，其中自由电子为多数载流子，热激发形成的空穴为少数载流子。

P型半导体在纯净半导体硅或锗中掺入硼、铝等3价元素，由于这类元素的原子最外层只有3个价电子，故在构成的共价键结构中，由于缺少价电子而形成大量空穴，这类掺杂后的半导体其导电作用主要靠空穴运动，称为空穴半导体或P型半导体，其中空穴为多数载流子，热激发形成的自由电子是少数载流子。

无论是P型半导体还是N型半导体都是中性的，对外不显电性。

掺入的杂质元素的浓度越高，多数载流子的数量越多。

少数载流子是热激发而产生的，其数量的多少决定于温度。

1.1.2 二极管的基本结构、特性和类型1、二极管的符号：2、二极管的基本结构:将一个PN结的两端各引出一个电极，外加玻璃或塑料的管壳封装而成。

由P型半导体引出的电极，称为正极(或阳极);由N型半导体引出的电极，称为负极(或阴极)。

3、二极管的单向导电性:二极管正向偏置时导通，反向偏置时截止。

4、二极管的伏安特性:通过二极管的电流和两端电压之间的对应关系，常用伏安特性曲线来描述。

通过伏安特性曲线，了解死区、正向导通、反向截止、反向击穿等概念。

（1）正向特性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。

（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。

反向电压大于击穿电压时，反向电流急剧增加。

5、二极管的类型:二极管种类有很多，按照其内部结构的不同，可分为点接触型二极管、面接触型二极管及平面型二极管。

6、二极管的主要参数最大整流电流IFM最高反向工作电压VRM反向电流IS最高工作频率fm7、二极管的建议测量（1）二极管的极性判别1、将万用表欧姆挡旋钮置于R×100或×1K挡，用万用表红、黑表笔任意测量二极管两引脚间的电阻值。

2、交换万用表表笔再测量一次。

以阻值小的一次测量为准，黑表笔所接的一端为二极管的正极，红表笔所接的一端为二极管的负极。

（2）二极管的质量判断1、将万用表欧姆挡旋钮置于R×100或×1K挡，分别测量测量二极管的正向电阻和反向电阻的大小。

2、如果正向电阻阻值为几百欧,几千欧，反向电阻阻值为几十千欧,几百千欧以上，则说明二极管质量良好。

三、课堂小结四、课堂思考思考与练习题1、2、3。

五、课后练习一、填空题:1、2;二、选择题:1、2;。

【课题】第二节整流电路及滤波电路【教学目的】1(掌握整流电路、滤波电路的组成结构、工作原理。

2(理解直流稳压电源的电路结构、工作原理。

3(学会估算整流、滤波电路的主要参数。

【教学重点】1(桥式整流电路结构及工作原理。

2(电容滤波电路结构及工作原理。

【教学难点】1(整流、滤波电路及元件的主要参数估算与选用。

【教学参考学时】5学时【教学方法】讲授法、分组讨论法【教学过程】一、引入新课1(通过对手机充电器输入输出电压的测量，引导学生讨论输入电压的大小、是交流电还是直流电,输出电压的大小、是交流电还是直流电,为什么交流电会变为直流电,大电压会变为小电压,2(介绍直流稳压电源的组成框图(教材图1.10)，使学生了解从交流电变换成直流电的完整过程。

二、讲授新课1.2.1 整流电路利用二极管的单向导电性，把交流电变换成脉动直流电的电路称为整流电路。

利用具有单向导电性能的整流元件如二极管等，将交流电转换成单向脉动直流电的电路称为整流电路。

整流电路按输入电源相数可分为单相整流电路和三相整流电路，按输出波形又可分为半波整流电路和全波整流电路。

目前广泛使用的是桥式整流电路。

1、单相半波整流电路（1）电路组成:T为电源变压器，用来将220V交流市电电压变换为整流电路所要求的交流为要求直流供低电压，同时保证直流电源与市电电源有良好的隔离;D 为整流二极管;RL电的负载等效电阻。

(2)工作原理:当为正半周时，二极管正向导通，负载上的电压如图所示;当为负半时，二极管反向截止，负载上的电压为0v输入、输出电压波形如图所示。

由于输出的脉动直流电的波形是输入交流电波形的一半，故称为半波整流电路。

（3）输出电压：V L=0.45V21.2.2桥式整流电路（1）电路组成:由电源变压器T、四只整流二极管V1,V4 和负载电阻组成。

四只整流RL二极管接成电桥形式，故称桥式整流电路。

（2）工作原理: u2为正半周时，a点电位高于b点电位，二极管D1、D3承受正向电压而导通，D2、D4承受反向电压而截止。

此时电流的路径a→D1→R L→D3→b，如图中实线箭头所示。

u2为负半周时，b点电位高于a点电位，二极管D2、D4承受正向电压而导通，D1、D3承受反向电压而截止。

此时电流的路径为：b→D2→R L→D4→a，如图中虚线箭头所示。

特点:输出电压高，脉动较小，二极管承受的最大反向电压较低，效率较高，在半导体整流电路中得到了广泛的应用。

（3）输出电压：V L=0.9V2(4)举例1.2.3滤波电路整流电路可以将交流电转换为直流电，但脉动较大，在某些应用中如电镀、蓄电池充电等可直接使用脉动直流电源。

但许多电子设备需要平稳的直流电源。

这种电源中的整流电路后面还需加滤波电路将交流成分滤除，以得到比较平滑的输出电压。

滤波通常是利用电容或电感的能量存储功能来实现的。

假设电路接通时恰恰在u 2由负到正过零的时刻，这时二极管D 开始导通，电源u 2在向负载R L 供电的同时又对电容C 充电。

如果忽略二极管正向压降，电容电压u C 紧随输入电压u 2按正弦规律上升至u 2的最大值。

然后u 2继续按正弦规律下降，且C 2u u <，使二极管D 截止，而电容C 则对负载电阻R L 按指数规律放电。

u C 降至u 2大于u C 时，二极管又导通，电容C 再次充电……。

这样循环下去，u 2周期性变化，电容C 周而复始地进行充电和放电，使输出电压脉动减小，如图9-4（b ）所示。

电容C 放电的快慢取决于时间常数（CR L =τ）的大小，时间常数越大，电容C 放电越慢，输出电压u o 就越平坦，平均值也越高。

单相桥式整流、电容滤波电路的输出特性曲线如图所示。

从图中可见，电容滤波电路的输出电压在负载变化时波动较大，说明它的带负载能力较差，只适用于负o电感滤波适用于负载电流较大的场合。

它的缺点是制做复杂、体积大、笨重且存在电磁干扰。

（3） 复合滤波电路LC、LC—π型滤波电路适用于负载电流较大，要求输出电压脉动较小的场合。

在负载较轻时，经常采用电阻替代笨重的电感，构成RC—π型滤波电路，同样可以获得脉动很小的输出电压。

但电阻对交、直流均有压降和功率损耗，故只适用于负载电流较小的场合。

三、课堂小结四、课堂思考思考与练习题1、2、3。

五、课后练习一、填空题:1、2;二、选择题:1、2;。

【课题】第三节特殊二极管1.4 特殊二极管【教学目的】了解几种常见的特殊二极管的功能、电路符号、工作条件和特性。

【教学重点】特殊二极管的功能、电路符号、工作条件和特性。

【教学难点】特殊二极管的工作条件及特性。

【教学参考学时】2学时【教学方法】讲授法【教学过程】一、复习1、二极管的单向导电性。

2、二极管的伏安特性。

二、引入新课列举一些特殊二极管的应用，同时引导学生参与举例，激发学生的求知欲。

三、讲授新课1.2.1 稳压二极管稳压二极管利用PN结的反向击穿区具有稳定电压的特性来实现稳压功能。

它工作在反向击穿状态，正向特性与普通二极管相同，反向击穿特性较陡，反向击穿电压为几,几十伏。

1.2.2 发光二极管发光二极管简称为LED，它能把电能转换成光能，实现发光的功能。

它工作在正向导通状态，具有单向导电性能，当给发光二极管加上正向电压后，根据材料的不同，它能发出红、绿、黄、蓝或白等多种颜色的可见光，有的还能发出人眼看不见的红外光。

1.2.3 光电二极管光电二极管也称光敏二极管，是一种将光信号转变成电信号的器件。

它工作在反向偏置状态，无光照时，反向电阻高达几十兆欧，有光照时，反向电阻降为几千欧,几十千欧。

1.2.4 变容二极管变容二极管PN结之间的电容是可变，由此可以实现改变电容的功能。

它工作在反向偏置状态，正向特性与普通二极管相同，反偏时，PN结电容随外加电压升高而降低。

1.2.5 激光二极管激光二极管是在发光二极管的PN结间安置一层具有光活性的半导体，使其能发射出单波长红外光。

它工作在正向导通状态，具有单向导电性能。

四、课堂小结稳压二极管、发光二极管、光电二极管、变容二极管、激光二极管的功能、电路符号、工作条件及应用场合。

五、课堂思考思考与练习题1、2。

六、课后练习【课题】【课题】第2章三极管及放大电路基础2.1 三极管【教学目的】1、掌握三极管结构特点、类型和电路符号。

2、了解三极管的电流分配关系及电流放大作用。

3、理解三极管的三种工作状态的特点，并会判断三极管所处的工作状态。

4、理解三极管的主要参数的含义。

【教学重点】1、三极管结构特点、类型和电路符号。

2、三极管的电流分配关系及电流放大作用。

3、三极管的三种工作状态及特点。

【教学难点】1、三极管的电流分配关系和对电流放大作用的理解。

2、三极管工作在放大状态时的条件。

3、三极管的主要参数的含义。

【教学参考学时】6学时【教学方法】讲授法、分组讨论法【教学过程】一、引入新课搭建一个简单的三极管基本放大电路，通过对放大电路输入信号及输出信号的测试，引导学生认识三极管，并知道三极管能放大信号，为后续的学习打下基础。

二、讲授新课2.1.1 三极管的基本结构三极管是在一块半导体基片上制作出两个相距很近的PN结，两个PN结把整块半导体基片分成三部分，中间部分是基区，两侧部分分别是发射区和集电区，排列方式有NPN和PNP两种，半导体三极管是由两个背靠背的PN结构成的。