半导体基础.doc

武汉市东阳信息技术有限公司教 案（20082009学年第一学期）课 程 模拟电子技术基础 教 材 模拟电子技术基础（第四版）教 师 段付良 审 批 2009年 8月 30日课程模拟电子技术章节11节教师审批课题半导体的基本知识课时2授课日期授课班级教学目的与要求1、掌握本征半导体的导电特性。2、掌握N型半导体和P型半导体的特性。3、掌握PN结及其单向导电性。重点本征半导体的导电特性。难点N型半导体和P型半导体的特性。授课类型讲练教 具多媒体作 业教材38页第1.1，1.2 题教学进程和时间分配表序号教 学 内 容时间分配1对电子学课程作简单介绍，教给学生正确的学习方法。52让学生对半导体的基本知识部分内容进行预习。153自然界物质的分类。10讲授4本征半导体的导电特性。15讲授5N型半导体的特性。10讲授6P型半导体的特性。10讲授7PN结及其单向导电性。10讲授8课堂练习。15教学内容：一、电子技术的应用。 工业控制、信号检测、家用电器、汽车电子、天然气加气机控制器等。二、半导体的导电特性。 导电能力的分类： 导体：自然界中很容易导电的物质称为导体，金属一般都是导体。绝缘体：有的物质几乎不导电，称为绝缘体，如橡皮、陶瓷、塑料和石英。半导体：另有一类物质的导电特性处于导体和绝缘体之间，称为半导体，如锗、硅、砷化镓和一些硫化物、氧化物等。半导体的物质特点：半导体的导电机理不同于其它物质，所以它具有不同于其它物质的特点。例如：掺杂性：往纯净的半导体中掺入某些杂质，会使 它的导电能力明显改变。热敏性和光敏性和压敏性：当受外界热和光或压力的作用时，它的导电能力明显变化。三、N型和P型半导体及PN结。 本征半导体中电流由两部分组成： a. 自由电子移动产生的电流； b. 空穴移动产生的电流。 杂质半导体：在本征半导体中掺入某些微量的杂质，就会使半导体的导电性能发生显著变化。其原因是掺杂半导体的某种载流子浓度大大增加。N 型半导体：自由电子浓度大大增加的杂质半导体，也称为（电子半导体）。P 型半导体：空穴浓度大大增加的杂质半导体，也称为（空穴半导体）。 PN结的形成在同一片半导体基片上，分别制造P 型半导体和N 型半导体，经过载流子的扩散，在它们的交界面处就形成了PN 结。 PN结的单向导电性(1)加正向电压（正偏）电源正极接P区，负极接N区 (2)加反向电压（反偏）电源正极接N区，负极接P区 结论：PN结加正向电压时，具有较大的正向扩散电流，呈现低电阻， PN结导通； PN结加反向电压时，具有很小的反向漂移电流，呈现高电阻， PN结截止。 由此可以得出结论：PN结具有单向导电性。四、课堂训练。、是非题1. 只有单晶硅或锗才能制作半导体器件。 ( )2. 在硅或锗晶体中掺入五价元素形成P型半导体。 （ ）3. 在硅或锗晶体中掺入三价元素形成N型半导体。 （ ）4. PN结正向偏置时电阻小，反向偏置时电阻大。 （ ）5. PN结正向偏置时导通，反向偏置时截止。 （ ）6. PN结反向偏置时，反向电流随反向电压增大而增大。 （ ）、 选择题1. 半导体中传导电流的载流子是( )。A.电子 B.空穴 C.电子和空穴2. P型半导体是（ ）。A.纯净半导体 B.掺杂半导体 C.带正电的3. PN结形成以后，它的最大特点是具有（ ）。A.导电性 B.绝缘性 C.单向导电性五、课堂训练答案。、1.错2.错3.错4.对5.对6.错、1.C 2.B 3.C课程模拟电子技术章节1.2；1.3教师审批课题半导体二极管课时2学时授课日期授课班级教学目的与要求1. 了解二极管的结构、符号及分类。2. 理解二极管的伏安特性。3. 掌握二极管的主要参数。4. 掌握特殊类二极管的作用、参数与应用。重点1二极管的符号、特性及参数2特殊二极管的作用与应用。难点二极管伏安特性的理解授课类型教 具多媒体作 业教材38页第1.3,1.5,1.6题；1.24-1.31教学进程和时间分配表（可略去，直接填写教学内容）序号教 学 内 容时间分配授课类型1复习提问与新课引入5提问2二极管的结构、符号、分类15讲授3二极管伏安特性分析20讲授4二极管的主要参数15讲授5稳压二极管的基本知识及应用10讲授6光电二极管的基本知识及应用7讲授7发光二极管的基本知识及应用8讲授8课堂练习。10教学内容：一、 复习提问1. 什么是半导体，半导体有何特性？2. P型半导体和N型半导体它们具有什么特点？3. 什么是PN结，它具有什么特性？二、 新课引入两侧引出电极PN结形成二极管加以封装二极管具有PN结的特性三、 新课讲述1 二极管符号、分类、伏安特性a. 二极管的符号正极（阴极） 负极（阴极）b. 二极管的分类硅管特点：热稳定性好（1）按材料锗管特点：正向压降小点接触特点：工作高频小电流状态（2）按接触面：例：混频管、检波管面接触特点：工作于低频大电流状态例：整流管、箝位管、极性保护2二极管伏安特性分析重点：二极管的电流随电压变化的关系。（1） 基本概念：伏安特性、阈值电压（门坎电压）、正向压降、反向击穿、反向饱和电流（2） 正向特性正向死区，即“OA”段分析：正向电压很小，正向电流几乎为零。说明：硅管死区电压0.5V；锗管死区电压0.1V正向导通区，即“AB”段分析：UdUth iD随Ud增大而增大；iD较大时，UD保持不变；说明：硅管正向导通电压0.7V；锗管正向导通电压0.3V（3） 反向特性反向截止区，即“OC”段分析：反向电流很小，不随反向电压变化反向电流大小与温度有关反向击穿区，即“CD”段分析：iD急剧增加， uD等于uBR保持不变。3二极管主要参数a.最大整流电流IF反映：安全程度b.最大反向工作电压URMc.反正电流IRM反映：热稳定性4特殊类二极管 a.稳压管（1）电路符号或（2）作用：稳压（3）工作状态：反向击穿 反向击穿曲线陡峭（4）稳压管伏安特性 反向击穿是可逆的（PN结可恢复）小结：具有稳压特点。 (5)主要参数稳定电压UZ说明：稳压管反向击穿时，稳压管两端的电压。稳定电流IZ动态电阻RZ反映：热稳定性。UIR + +Uz RL Uo_ _ _（6）稳压管的应用实例 R为限流电阻，作用：限流、调压。UOUZ，因UZ稳定，所以UO亦稳定。c. 光电二极管（1） 电路符号（2） 作用：光电转换（3） 工作状态：反向截止（4） 原理：光照PN结激发空穴电子对少子浓度增加当光照强度发生变化时，漂移电流发生变化形成漂移电流（5） 应用：.光功率控制例：VCD中的APC电路光电转换例：红外线接收光电控制例：光电开关 d.发光二极管LED（1）电路符号（2）作用：电光转换（3）工作状态：正向导通（4）原理：扩散多子复合释放能量光子（5）应用：电源或信号指示例：仪表仪器电源指示灯构成显示器件例：OLED显示屏，半导体数码管四、课堂训练。、是非题1二极管中硅管的热稳定性比锗管好。（）2整流二极管属于点接触型二极管，混频管属于面接触型二极管。（）3二极管伏安特性曲线反映的是二极管中流过的电流与两端电压之间的关系。（）4当二极管反向击穿，二极管中流过的电流急剧上升，而两端电压基本保持不变。（）5发光二极管作用是电能转换成光能，与光电二极管的作用相反。、 选择题1稳压二极管工作在（）状态。A正向导通B正向死区C反向截止D反向击穿2硅管正向导通电压是（）。A0.1B0.3C0.5D0.7五、课堂训练答案。、是非题对，错，对，对、 选择题D，D课程模拟电子技术章节1.4教师审批课题半导体三极管课时4学时授课日期授课班级教学目的与要求1、 了解三极管的结构；2、 掌握NPN和PNP型的共性和区别；3、 会书写三极管的电气符号；4、 掌握放大原理；5、 了解特性曲线和参数重点放大原理难点三极管的特性曲线和参数授课类型讲述教 具多媒体作 业教材38页第1.7-1.12；1.15教学进程和时间分配表（可略去，直接填写教学内容）序号教 学 内 容时间分配授课类型1复习提问与新课引入5提问2三极管的结构、符号、分类15讲授3三极管的电流放大原理20讲授4三极管的特性曲线25讲授5三极管的参数10讲授6三极管基本知识及应用10讲授7课堂练习。35练习8习题讲解40讲述教学内容：一、 三极管的基本结构和符号二、 三极管的电流放大原理IE=IB+IC； iCiB，iC与iB成正比关系，因为三极管的内部结构定型，所以，也一定。三、 三极管的特性曲线1、 三种组态：2、 共射极特性曲线共射极电路应用最广，所以重点介绍。3、 三极管共射电路工作状态四、三极管共射电路工作状态放大区：发射结正偏，集电结反偏。特点：iCiB，iC和iB成正比；截止区：发射结反偏，集电结反偏。特点：iCiB=0饱和区：发射结正偏，集电结正偏。特点：iC和iB不成比例。五、三极管的主要参数电流放大系数：集电极反向饱和电流和穿透电流ICBO：当发射极开路时，集电极、基极之间加一定反向电压时的反向电流称集电极反向饱和电流；穿透电流：ICEO当基极开路，集电极、发射极之间加上一定电压时，集电极电流从集电区到发射区，成为穿透电流。集电极最大允许电流ICM集电极最大允许耗散功率功率PCM反向击穿电压U（BR）CEO六、练习1、已测得两只三极管得各极对地电压值为U1,U2,U3，已知其工作在放大区，试判断其为硅管还是锗管？NPN型还是PNP型？并确定E、B、C三极。U1=5.2V,U2=5.4V,U3=1.4VU1=-2V,U2=-4.5V,U3=-5.2V解：为PNP型锗管，U1,U2,U3分别对应B、E、C为NPN型硅管，U1,U2,U3分别对应C、B、E2、已测得电路中几只三极管对地电压值如图，已知这些三极管有好有坏，试判断其好坏，若好则指出其工作状态，若坏则指出损坏类型（击穿、开路）解：A放大，B饱和，C截止,D损坏，BE间开路 E损坏，BE间击穿或外部短路，F饱和，G放大，H截止课程模拟电子技术章节15节教师审批课题场效应管课时2授课日期授课班级教学目的与要求1、 了解场效应管的作用；2、 了解场效应管的结构和特点；3、 了解场效应管的分类和各类型的工作原理。重点场效应管的结构和特点难点场效应管的工作原理授课类型讲述与图片展示教 具作 业38页1.13-1.14；1.18教学进程和时间分配表序号教 学 内 容时间分配1回顾5提问2介绍场效应管的作用与特点10讲述3结型场效应管的的结构和工作原理15讲述4了解场效应管得特性曲线15讲述5了解场效应管的参数10讲述6了解场效应管得使用常识10讲述7练习10训练8练习讲解15讲述教学内容：一、 场效应管的功能：靠输入电压的变化来控制输出电流的变化。二、 分类：按结构，分为结型场效应管和绝缘栅场效应管（重点）； 按导电沟道不同，分为N沟道和P沟道场效应管三、 绝缘栅型场效应管的结构和工作原理在栅极没有电压时，由前面分析可知，在源极与漏极之间不会有电流流过，此时场效应管处与截止状态（左图）。当有一个正电压加在N沟道的MOS 场效应管栅极上时，由于电场的作用，此时N型半导体的源极和漏极的负电子被吸引出来而涌向栅极，但由于氧化膜的阻挡，使得电子聚集在两个N沟道之间的P型半导体中（右图），从而形成电流，使源极和漏极之间导通。我们也可以想像为两个N型半导体之间为一条沟，栅极电压的建立相当于为它们之间搭了一座桥梁，该桥的大小由栅压的大小决定。四、 转移特性五、 输出特性六、 主要参数夹断电压Up饱和漏极电流Idss漏、源击穿电压U(BR)DS直流输入电阻Rgs七、 场效应管地使用知识 由于场效应管是电压控制器件，所以可以用于只允许从信号源取极小电流的场合； 用于低噪声放大器的前级； 场效应管利用多数载流子导电，所以在温度、核辐射等外界条件变化比较大地情况下，宜选用场效应管； 在要求高输入阻抗地场合，宜选用场效应管；八、 练习已知场效应管的专业特性和输出特性，如图示，试判断场效应管的类型，并指出其UGS答案：A为耗尽型NMOS，UGS（off）=-3V B为耗尽型PMOS，UGS（off）=4V C为耗尽型NMOS，UGS（off）=-4.5V D为增强型PMOS，UGS（off）=-3V课程模拟电子技术章节16节教师审批课题晶闸管课时2授课日期授课班级教学目的与要求1、 了解普通晶闸管的结构；2、 掌握晶闸管的工作原理；3、 了解晶闸管的伏安特性和主要参数；4、 简单了解双向晶闸管和单结晶体管。重点晶闸管的工作原理难点晶闸管的伏安特性授课类型讲述教 具作 业1.19-1.23，1.32教学进程和时间分配表序号教 学 内 容时间分配1回顾5提问2介绍晶闸管的作用10讲述3普通晶闸管的结构和工作原理25讲述4晶闸管的参数15讲述5练习15训练6练习讲解10讲述教学内容