2022年《汽车电工电子技术基础》教案

1、精品word 名师归纳总结 - - - - - - - - - - - -课 程汽车电工电子技术基础课题本征和杂质半导体名 称授 课授课汽修中技1301、1302班 级日期授课2021.3.25时数2 学时教 学理论授新类 型教学讲授、提问、演示方法教材及参考资料汽车电工电子技术基础国防科技高校出版社教 学1、 明白本征和杂质半导体的概述；目 标2、 把握本征和杂质半导体的异同；教 学重 难点 及其 突教学重点和突出方法：本征和杂质半导体的概述，通过设疑、解答的方法来突出重点；出 方教学难点和化解方法：本征和杂质半导体的异同，通过联系实际举例进行讲解；法 、化 解方法教 学教案、素材；准 备汽

2、修中技1301、1302 班，班级人数59 人和 58 人；该班在中学电工基础基本操作技能中，学过沟通教 学电原理的相关学问，因此在讲解时同学比较简单接受这两节的内容；对 象分 析1、 本征和杂质半导体的概述；教学2、 本征和杂质半导体的异同；总结对上述的内容进行归纳、总结，以提问的形式加强同学对本节学问点的熟悉；布置教材 P103 第 3、4 题作业该节课上得比较胜利，表达在课堂气氛较好，同学们能把握学习的目标内容，通过联系实际举教 学例进行讲解，让同学能学习到本征和杂质半导体的概述和本征和杂质半导体的异同；反 思精选名师 优秀名师 - - - - - - - - - -第 1 页，共 8

3、页 - - - - - - - - - -精品word 名师归纳总结 - - - - - - - - - - - -教 学 活 动教学教学内容流程手段老师活动和同学活动评判方法时间与评判材料安排1. 检查同学课前预备情形；组 织2. 上课起立，师生互致问候；教学3. 点名、检查同学出勤并记录，完成教学预备工作；组织清点人数并将出勤情形记录在同学考勤表上，整顿课号召堂纪律；同学举手应答3分考勤表钟复 习复习上节课所学的学问：我们日常生活中如何安全用电？提问旧课老师提出问题， 依据花名册上的名单随机点名让同学回答疑题；记录平常成果；依据同学回3分答的内容进行评判老师依据前述内容导入本节的内容学问本

4、征和 杂质半导体； 同学们对本节课程的内容有一个大致的观看同学们对本节课知4分明白，明白本节课程的主要就是学习本征和杂质半导识的需求程钟体；度钟课 程我们日常生活中什么是 本征和杂质半导体？讲授导入本征和杂质半导体的概述；板书、讲授老师板书过后， 叙述本征和杂质半导体的概述，同学在听课过程中，熟悉本征和杂质半导体的相关学问；同学跟读相关定义30 分钟理 论授新本征和杂质半导体的异同；板书、讲解、展现、提示老师通过板书讲解本征和杂质半导体的异同； 提示同学书本上重点段落划线； 同学在听课过程中， 熟悉本征和杂质半导体的异同；老师提示，同学能讲出本征和杂质半导体的异同；40 分钟精选名师 优秀名师

5、 - - - - - - - - - -第 2 页，共 8 页 - - - - - - - - - -精品word 名师归纳总结 - - - - - - - - - - - -板 书 设 计第六章常用半导体器件及应用6.1 本征和杂质半导体所谓半导体，顾名思义，就是它的导电才能介乎导体和绝缘体之间；用得最多的半导体是锗和硅，都是四价元素； 将锗或硅材料提纯后形成的完全纯洁、具有晶体结构的半导体就是本征半导体；半导体的导电才能在不同条件下有很大差别；一般来说，本征半导体相邻原子间存在稳固的共价键，导电才能并不强；但有些半导体在温度增高、受光照等条件下，导电才能会大大增强，利用这种特性可制造热敏电

6、阻、光敏电阻等器件；更重要的是，在本征半导体中掺入微量杂质后，其导电才能就可增加几十万乃至几百万倍，利用这种特性就可制造二极管、三极管等半导体器件；2、 半导体的这种与导体和绝缘体截然不同的导电特性是由它的内部结构和导电机理打算的；在半导体共价键结构中，价电子（原子的最外层电子）不像在绝缘体（8 价元素）中那样被束缚得很紧，在获得肯定能量（温度增高、受光照等）后，即可摆脱原子核的束缚（电子受到激发），成为自由电子，同时共价键中留下的空位称为空穴；在外电场的作用下，半导体中将显现两部分电流：一是自由电子作定向运动形成的电子电流，一是仍被原子核束缚的价电子（不是自由电子） 递补空穴形成的空穴电流；

7、也就是说，在半导体中存在自由电子和空穴两种载流子，这是半导体和金属在导电机理上的本质区分；(1) 本征半导体的共价键结构硅和锗是四价元素，在原子最外层轨道上的四个电子称为价电子；它们分别与四周的四个原子的价电子形成共价键；共价键中的价电子为这些原子所共有，并为它们所束缚，在空间形成排列有序的晶体；通常把原子核和内层电子看作一个整体，称为惯性核；惯性核带有4 个单位正电荷，最外层有4 个价电子带有4 个单位负电荷，因此，整个原子为电中性；(2) 电子空穴对一般来说， 共价键中的价电子不完全象绝缘体中价电子所受束缚那样强，假如能从外界获得肯定的能量（如光照、升温、电磁场激发等），一些价电子就可能摆

8、脱共价键的束缚而成为自由电子；这一现象称为本征激发（也称热激发）；理论和试验说明：在常温（T300K）下，硅共价键中的价电子只要获得大于电离能 EG（=1.1eV ）的能量便可激发成为自由电子；本征锗的电离能更小， 只有 0.72eV ；当共价键中的一个价电子受激发摆脱原子核的束缚成为自由电子的同时，在共价键中便留下了一个空位子，称为 空穴 ；当空穴显现时，相邻原子的价电子比较简单离开它所在的共价键而填补到这个空穴中来使该价电子原先所在共价键中显现一个新的空穴，这个空穴又可能被相邻原子的价电子填补，再显现新的空穴；价电子填补空穴的这种运动无论在形式上仍是成效上都相当于带正电荷的空穴在运动，且运

9、动方向与价电子运动方向相反；为了区分于自由电子的运动，把这种运动称为空穴运动，并把空穴看成是一种带正点荷的载流子；精选名师 优秀名师 - - - - - - - - - -第 3 页，共 8 页 - - - - - - - - - -精品word 名师归纳总结 - - - - - - - - - - - -讲义第六章常用半导体器件及应用6.1 本征和杂质半导体所谓半导体，顾名思义，就是它的导电才能介乎导体和绝缘体之间；用得最多的半导体是锗和硅，都是四价元素； 将锗或硅材料提纯后形成的完全纯洁、具有晶体结构的半导体就是本征半导体；半导体的导电才能在不同条件下有很大差别；一般来说，本征半导体相邻原

10、子间存在稳固的共价键，导电才能并不强；但有些半导体在温度增高、受光照等条件下，导电才能会大大增强，利用这种特性可制造热敏电阻、光敏电阻等器件；更重要的是，在本征半导体中掺入微量杂质后，其导电才能就可增加几十万乃至几百万倍，利用这种特性就可制造二极管、三极管等半导体器件；半导体的这种与导体和绝缘体截然不同的导电特性是由它的内部结构和导电机理打算的；在半导体共价键结构中，价电子（原子的最外层电子）不像在绝缘体（8 价元素）中那样被束缚得很紧，在获得肯定能量（温度增 高、受光照等）后，即可摆脱原子核的束缚（电子受到激发），成为自由电子，同时共价键中留下的空位称为 空穴；在外电场的作用下，半导体中将显

11、现两部分电流：一是自由电子作定向运动形成的电子电流，一是仍被原子核束缚的价电子（不是自由电子）递补空穴形成的空穴电流；也就是说，在半导体中存在自由电子和空穴两种载流子，这是半导体和金属在导电机理上的本质区分；本征半导体中的自由电子和空穴总是成对显现，同时又不断复合，在肯定温度下达到动态平稳，载流子便维护肯定数目；温度愈高，载流子数目愈多，导电性能也就愈好；所以，温度对半导体器件性能的影响很大；本征半导体的导电特性常用的半导体材料是单晶硅（Si ）和单晶锗（Ge）；所谓单晶，是指整块晶体中的原子按肯定规章整齐地排列着的晶体；特别纯洁的单晶半导体称为本征半导体；制造半导体器件的半导体材料的纯度要达

12、到99.9999999%，常称为“九个9”；它在物理结构上呈单晶体形状；(1) 本征半导体的共价键结构硅和锗是四价元素，在原子最外层轨道上的四个电子称为价电子；它们分别与四周的四个原子的价电子形成共价键；共价键中的价电子为这些原子所共有，并为它们所束缚，在空间形成排列有序的晶体；通常把原子核和内层电子看作一个整体，称为惯性核； 惯性核带有4 个单位正电荷， 最外层有4 个价电子带有4 个单位负电荷，因此，整个原子为电中性；这种结构的立体和平面示意图见图1；精选名师 优秀名师 - - - - - - - - - -第 4 页，共 8 页 - - - - - - - - - -精品word 名师归

13、纳总结 - - - - - - - - - - - -讲义(2) 电子空穴对一般来说，共价键中的价电子不完全象绝缘体中价电子所受束缚那样强，假如能从外界获得肯定的能量（如光照、升温、电磁场激发等），一些价电子就可能摆脱共价键的束缚而成为自由电子；这一现象称为本征激发（也称热激发） ；理论和试验说明：在常温（T 300K）下，硅共价键中的价电子只要获得大于电离能EG（ =1.1eV ）的能量便可激发成为自由电子；本征锗的电离能更小，只有0.72eV ；当共价键中的一个价电子受激发摆脱原子核的束缚成为自由电子的同时，在共价键中便留下了一个空位子，称为 空穴 ；当空穴显现时， 相邻原子的价电子比较简

14、单离开它所在的共价键而填补到这个空穴中来使该价电子原先所在共价键中显现一个新的空穴，这个空穴又可能被相邻原子的价电子填补，再显现新的空穴；价电子填补空穴的这种运动无论在形式上仍是成效上都相当于带正电荷的空穴在运动，且运动方向与价电子运动方向相 反；为了区分于自由电子的运动，把这种运动称为空穴运动，并把空穴看成是一种带正点荷的载流子；当自由电子在运动过程中遇到空穴时可能会填充进去从而复原一个共价键，与此同时消逝一个 电子一空穴 对，这一相反过程称为“复合”，如图 2 所示；在肯定温度条件下，产生的 电子一空穴对 和复合的 电子一空穴对 数量相等时，形成相对平稳，这种相对平稳属于动态平稳，达到动态

15、平稳时 电子一空穴对 维护肯定的数目；精选名师 优秀名师 - - - - - - - - - -第 5 页，共 8 页 - - - - - - - - - -精品word 名师归纳总结 - - - - - - - - - - - -讲义可见， 在半导体中存在着自由电子和空穴两种载流子，而金属导体中只有自由电子一种载流子，这也是半导体与导体导电方式的不同之处；(3) 空穴的移动自由电子的定向运动形成了电子电流，空穴的定向运动也可形成空穴电流，它们的方向相反；只不过空穴的运动是靠相邻共价键中的价电子依次充填空穴来实现的；杂质半导体在本征半导体中掺入某些微量元素作为杂质，可使半导体的导电性发生显著变

16、化；掺入的杂质主要是三价或五价元素；掺入杂质的本征半导体称为杂质半导体；(1) N型半导体在本征半导体中掺入五价杂质元素，例如磷， 可形成 N 型半导体 , 也称电子型半导体；因五价杂质原子中只有四个价电子能与四周四个半导体原子中的价电子形成共价键，而余外的一个价电子因无共价键束缚而很容易形成自由电子；在N 型半导体中自由电子是多数载流子, 它主要由杂质原子供应；空穴是少数载流子,由热激发形成；供应自由电子的五价杂质原子因带正电荷而成为正离子，因此五价杂质原子也称为施主杂质；N 型半导体的结构示意图如图3 所示；精选名师 优秀名师 - - - - - - - - - -第 6 页，共 8 页 - - - - - - - - - -精品word 名师归纳总结 - - - - - - - - - - - -讲义(2) P型半导体在本征半导体中掺入三价杂质元素，如硼、镓、铟等形成了P 型半导体，也称为空穴型半导体；因三价杂质原子在与硅原子形成共价键时，缺少一个价电子而在共价键中留下一空穴；P 型半导体中空穴是多数载流子，主要由掺杂形成；电子是少数载流子，由热激发形成；空穴很简单俘获电子，使杂质原子成为负离