电工电子技术及应用教学课件作者程珍珍项目六.ppt

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1、项目六简易助听器的制作1243356.1项目目标6.2项目情境6.3理论知识6.4实践知识——如何使用万用表进行元器件的检测6.5项目实施返回6.1项目目标知识目标熟悉二极管、三极管的结构及特性；理解放大电路的组成与分析方法。能力目标熟悉示波器的使用方法。情感目标培养学生的团队意识和创新意识。返回6.2工作情境放大电路的功能是将微弱的电信号（电压、电流、功率）放大成较强的电信号。例如扩音器就是放大电路的典型应用，话筒将声音转换为电信号，此时电信号的幅度一般只有几毫伏，不能推动较大功率的扬声器发出声音。只有经过扩音器放大电路放大后，原来微弱的

2、电信号才能转换为较大功率的电信号，驱动扬声器发出比原来大得多的声音。图6−1所示为扩音机工作示意图。在本项目的实施过程中，学生需学会万用表的使用，并以此来判别晶体管的极性，掌握查阅三极管的各种资料及参数；在项目的实施中锻炼了学生识读电路图以及基本电子元器件的能力，使学生掌握对基本放大电路能进行分析计算，对扩音器电路能进行安装调试，并对项目实施中电路故障进行分析、判断的实践经验。返回6.3理论知识6.3.1半导体元件及其特性一、半导体的基础知识与PN结导电能力介于导体和绝缘体之间的物质称为半导体。在自然界中属于半导体的物质很多，用来制造半导体

3、器件的材料主要有硅、锗和砷化镓等，其中硅用得最广泛。（一）本征半导体纯净的单晶半导体称为本征半导体。所谓单晶半导体就是组成半导体的原子在空间排列成整齐的点阵（称为晶格），结构比较稳定。硅和锗是常见的本征半导体材料，都是四价元素，它们的原子结构如图6−2所示，其原子最外层轨道上有四个电子——价电子，为相邻的原子所共有形成共价键，如图6−3所示，图中+4代表四价元素原子核和内层电子所具有的净电荷，共价键中的价电子将受共价键的束缚。下一页返回6.3理论知识在本征半导体中存在着两种极性的载流子：带负电荷的自由电子和带正电荷的空穴。在室温或光照下，少

4、数价电子可以获得足够的能量摆脱共价键的束缚成为自由电子，同时在共价键中留下一个空位，这个空位称为空穴，这种现象成为本征激发，本征激发产生的自由电子和空穴是成对的，原子失去价电子后带正电荷，可等效地看成是因为有了带正电的空穴。空穴很容易吸引邻近共价键中的价电子去填补，使空位发生转移，这种价电子补充空位的运动可以看作是空穴在运动，但运动方向与价电子运动方向相反。自由电子和空穴在运动中相遇时会重新结合而成对消失，这种现象称为复合。上一页下一页返回6.3理论知识结论：（1）本征半导体中电子、空穴成对出现，且数量少。（2）半导体中有电子和空穴两种载流

5、子参与导电。（3）本征半导体导电能力弱，并与温度有关。温度越高，载流子的浓度越高，因此本征半导体的导电能力越强。温度是影响半导体性能的一个重要的外部因素，这是半导体的一大特点。（二）杂质半导体如果在本征半导体中掺入微量杂质（其他元素），形成杂质半导体，其导电能力将会显著变化。根据掺入杂质的不同，可以分为P型半导体和N型半导体。上一页下一页返回6.3理论知识（三）PN结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，由于P型和N型半导体界面两侧的两种载流子浓度有很大的差异，因此会产生载流子从高浓度区向低浓度区扩散，如图6−6所示，P区中

6、的多子空穴扩散到N区，与N区中的自由电子复合而消失；N区中的多子电子向P区扩散并与P区中的空穴复合而消失。其结构使交界面附近载流子的浓度骤减，形成了由不能移动的杂质离子构成的空间电荷区，同时建立了内电场，内电场的方向由N区指向P区。内电场将产生两个作用：一方面阻碍多子的扩散运动，另一方面促使两个区靠近交界面处的少子产生漂移（自由电子和空穴的定向运动）。上一页下一页返回6.3理论知识起始时内电场较小，扩散运动强于漂移运动，随着扩散的进行，空间电荷区增宽，内电场增大，扩散运动逐渐减弱，漂移运动逐渐加强。当外部条件一定时，扩散运动和漂移运动最终达

7、到动态平衡，即扩散过去多少载流子必然漂移过来同样多的同类载流子，因此扩散电流等于漂移电流，这时空间电荷区的宽度一定，内电场一定，形成所谓的PN结。PN结的单向导电性加在PN结上的电压称为偏置电压，若P区接电位高端、N区接电位低端，则称PN结外接正向电压或PN结正向偏置，简称正偏，如图6−7所示。这时外加电压产生外电场，与PN结的内电场方向相反，内电场被削弱，形成较大的扩散电流，即正向电流。PN结的正向电阻很低，处于正向导通状态。上一页下一页返回6.3理论知识若P区接电位低端、N区接电位高端，则称PN结外接反向电压或PN结反向偏置，简称反偏，

8、如图6−8所示。这时外加电压产生外电场，与PN结内电场方向相同，内电场被增强，使得PN结的反向电阻很大，形成很小的扩散电流，即反向电流，处于反向截止状态。总结：PN结加正向电压时