半导体的基本知识教案.doc

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1、电工电子技术教案第一章半导体二极管§1-1半导体的基本知识教学目的：1、了解半导体导电性及特点。2、初步掌握PN结的基本特性及非线性的实质。3、熟悉二极管外形和电路符号，伏安特性和主要参数。4、了解特殊功能的二极管及应用。教学重点、难点：教学重点：1）半导体导电性及特点。2）PN结的基本特性及非线性的实质3）二极管外形和电路符号，伏安特性和主要参数。教学难点：二极管外形和电路符号，伏安特性和主要参数一、半导体的基本概念人们按照物质导电性能，通常将各种材料分为导体、绝缘体和半导体三大类。导电性能良好的物质称为导体

2、，例如金、银、铜、铝等金属材料。另一类是几乎不导电的物质称为绝缘体，例如陶瓷、橡胶、塑料等材料。再一类是导电性能介于导体与绝缘体之间的物质称为半导体，例如硅(Si)、锗(Ge)、砷化镓等都是半导体。纯净半导体也叫本征半导体，这种半导体只含有一种原子，且原子按一定规律整齐排列。如常用半导体材料硅（Si）和锗（Ge）。在常温下，其导电能力很弱；在环境温度升高或有光照时，其导电能力随之增强。常常在本征半导体中掺入杂质，其目的不单纯是为了提高半导体的导电能力，而是想通过控制杂质掺入量的多少，来控制半导体的导电能力的强弱

3、。在硅本征半导体中，掺入微量的五价元素(磷或砷)，就形成N型半导体。在硅本征半导体中，掺入微量的三价元素(铟或硼)，就形成P型半导体。二、PN结及单向导电性1、当把一块P型半导体和一块N型半导体用特殊工艺紧密结合时，在二者的交界面上会形成一个具有特殊现象的薄层，这个薄层被称为PN结。6电工电子技术教案2、PN结的单向导电性1）PN结加正向电压――正向导通正极接Ｐ区，负极接Ｎ区，称“正向偏置”或正偏。２）PN结加反向电压――反向截止电源负极接Ｐ区，正极接Ｎ区，称“反向电压”或反偏。ＰＮ结加正向电压导通，加反向电压

4、截止，即ＰＮ结的――单向导电性§1-２半导体二极管一、二极管的结构、符号和分类1.二极管的结构、符号晶体二极管是由一个PN结构成的，从P区引出的电极为二极管正极，N区引出的电极为二极管负极，用管壳封装起来即成二极管。二极管的符号用Ｖ表示6电工电子技术教案２、二极管的分类讲述书本上的表１－２二极管的命名方法由五部分组成，见书本Ｐ４讲解我国半导体器件的型号是按照它的材料、性能、类别来命名的，一般半导体器件的型号由五部分组成。第一部分——用阿拉伯数字表示器件的电极数目；第二部分——用汉语拼音字母表示器件的材料和极性；

5、第三部分——用汉语拼音字母表示器件的类型；第四部分——用阿拉伯数字表示器件序号；第五部分——用汉语拼音字母表示规格号。二、二极管的伏安特性(1)正向特性（图中OAB段）①当二极管两端所加的正向电压由零开始增大时，在正向电压比较小的范围内，正向电流很小，二极管呈现很大的电阻，如图中OA段，通常把这个范围称为死区，相应的电压叫死区电压。硅二极管的死区电压为0.5V左右，锗二极管的死区电压约为0.1～0.2V。②外加电压超过死区电压以后，二极管呈现很小的电阻，正向电流ID迅速增加，这时二极管处于正向导通状态，如图中A

6、B段为导通区，此时管子两端电压降变化不大，该电压值称为正向压降(或管压降)，常温下硅管约为0.6～0.7V，锗管约为0.2～0.3V。(2)反向特性（图中OCD段）①当给二极管加反向电压时，所形成的反向电流是很小的，而且在很大范围内基本不随反向电压的变化而变化，即保持恒定。如曲线OC段称为反向截止区，此处的IR称为反向饱和电流。6电工电子技术教案②当反向电压大到一定数值UBR时，反向电流会急剧增大，如图中CD段，这种现象称为反向击穿，相应的电压叫反向击穿电压。正常使用二极管时（稳压二极管除外），是不允许出现这种

7、现象的，因为击穿后电流过大将会使管子损坏。三、二极管的主要参数选择二极管时主要考虑以下三个参数；最大整流电流、最高反向工作电压、反向电流。1、最大整流电流IFM是二极管允许通过的最大正向工作电流的平均值。如实际工作时的正向电流平均值超过此值，二极管内的PN结可能会过分发热而损坏。2、最高反向工作电压URM是二极管允许承受的反向工作电压的峰值。为了留有余量，通常标定的最高反向工作电压是反向击穿电压的一半或三分之一。3、反向漏电流IR是在规定的反向电压和环境温度下测得的二极管反向电流值。这个电流值越小，二极管单向导

8、电性能越好。硅是非金属，其反向漏电流较小，在纳安数量级，而锗是金属，其反向漏电流较大，在微安数量级。讲述书上例题１－１四、二极管的识别与检测１、识别可根据其外部标志来识别管脚极性２、二极管的检测用指针式万用表判别二极管的极性和好坏。如图5.5所示，将万用表拔至电阻档的R×100Ω或R×1KΩ档。此时，万用表的红表笔接的是表内电池的负极，黑表笔接的是表内电池的正极。具体的测量方法是：将万