《電子基礎與技能》教案課題?半導體二極管課時2授課班級授課時間授課人教學目的：熟識二極管的外形和符號；掌握二極管的單向導電性及反向特性。教學重點：二極管的單向導電性教學難點：二極管的反向特性教學過程：引入：自然界中的物質，按導電能力的不同，可分為導體和絕緣體。人們又發現還有一類物質，它們的導電能力介于導體和絕緣體之間，那就是半導體。內容：1.1.11．半導體：導電能力隨著摻入雜質、輸入電壓（電流）、溫度和光照條件的不同而發生很大變化，人們把這一類物質稱為半導體。2．載流子：半導體中存在的兩種攜帶電荷參與導電的“粒子”。（1）自由電子：帶負電荷。（2）空穴：帶正電荷。特性：在外電場的作用下，兩種載流子都可以做定向移動，形成電流。3．N型半導體：主要靠電子導電的半導體。即：電子是多數載流子，空穴是少數載流子。4．P型半導體：主要靠空穴導電的半導體。即：空穴是多數載流子，電子是少數載流子。1.1.2P1．PN結：經過特殊的工藝加工，將P型半導體和N型半導體緊密地結合在一起，則在兩種半導體的交界面就會出現一個特殊的接觸面，稱為PN結。2．實驗演示（1）實驗電路（2）現象所加電壓的方向不同，電流表指針偏轉幅度不同。（3）結論PN結加正向電壓時導通，加反向電壓時截止，這種特性稱為PN結的單向導電性。3．反向擊穿：PN結兩端外加的反向電壓增加到一定值時，反向電流急劇增大，稱為PN結的反向擊穿。4．熱擊穿：若反向電流增大并超過允許值，會使PN結燒壞，稱為熱擊穿。5．結電容PN結存在著電容，該電容稱為PN結的結電容。1.1.3半導體二極管利用PN結的單向導電性，可以用來制造一種半導體器件——半導體二極管。1．半導體二極管的結構和符號（1）結構：由于管芯結構不同，二極管又分為點接觸型（如圖a）、面接觸型（如圖b）和平面型（如圖c）。（2）符號：如圖所示，箭頭表示正向導通電流的方向。2．二極管的特性二極管的導電性能由加在二極管兩端的電壓和流過二極管的電流來決定，這兩者之間的關系稱為二極管的伏安特性。硅二極管的伏安特性曲線如圖所示。（1）正向特性（二極管正極電壓大于負極電壓）①死區：當正向電壓較小時，正向電流極小，二極管呈現很大的電阻，如圖中OA段，通常把這個范圍稱為死區。死區電壓：硅二極管0.5V左右，鍺二極管0.1V～0.2V。②正向導通：當外加電壓大于死區電壓后，電流隨電壓增大而急劇增大，二極管導通。導通電壓：硅二極管0.7V，鍺二極管0.3V。（2）反向特性（二極管負極電壓大于正極電壓）①反向飽和電流：當加反向電壓時，二極管反向電流很小，而且在很大范圍內不隨反向電壓的變化而變化，故稱為反向飽和電流。②反向擊穿：若反向電壓不斷增大到一定數值時，反向電流就會突然增大，這種現象稱為反向擊穿。普通二極管不允許出現此種狀態。由二極管的伏安特性可知，二極管屬于非線性器件。3．半導體二極管的主要參數（1）最大整流電流：二極管長時間工作時允許通過的最大直流電流。（2）最高反向工作電壓：二極管正常使用時允許加的最高反向電壓。作業：A組：P28（一）1、2、3、4B組：P28（一）1、2、3、C組：P28（一）1、2教學反思：武鳴縣職業技術學校機電專業《電子基礎與技能》教案課題單相整流電路課時2授課人授課時間授課班級教學目標：掌握單相半波整流電路原理；掌握單相全波整流電路原理；理解單相橋式整流電路原理；了解濾波電路。培養學生的溝通能力及團隊協作精神；教學重點：整流電路有關量值的計算，輸出電壓、電流及二極管的承受電壓。教學難點：整流電路的工作原理。教學過程：引入：將交變電流變換成單向脈動電流的過程稱為整流。實現這種功能的電路稱為整流電路或稱整流器。內容：2.1.1單相半波整流電路如圖所示。由電源變壓器T、整流二極管VD和負載電阻組成。1．工作原理工作原理示意圖如圖所示。（1）當為正半周時，二極管VD加正向電壓，處于導通狀態，上產生正半周電壓，如圖（b）所示。（2）當為負半周時，二極管VD加反向電壓，處于截止狀態，上無電流流過，如圖（c）所示。各波形之間的對應關系如圖（d）所示。結論：脈動直流電：大小波動，方向不變的電流（或電壓）稱為脈動直流電。半波整流：電路僅利用電源電壓的半個波，故稱半波整流。半波整流后的輸出信號為半波脈動直流電。半波整流電路的缺點是電源利用率低，且輸出脈動大。2．負載與整流二極管的電壓和電流（1）半波整流負載兩端的電壓的平均值：=0.45（2）流過負載電流的平均值是：（3）流過二極管的正向電流：=（4）截止時，二極管承受的反向峰值電壓：（5）正確選擇二極管的參數：最大整流電流：≥；最高反向工作電壓：≥。2.1.單相全波整流電路如圖所示。1．工作原理（1）當為正半周時，如圖（b）所示，導通，截止，兩端輸出電壓。（2）當為負半周時，如圖（c）所示，導通，截止，兩端輸出電壓。全波整流波形如圖所示。2．負載與整流二極管的電壓和電流（1）負載所獲得的直流電壓平均值：=20.45=0.9。（2）負載平均電流：（3）每只二極管承受的反向峰值電壓：。（4）每只二極管通過的平均電流：2.1.31．工作原理具有電阻負載的橋式整流電路如圖所示。橋式整流工作示意圖如圖所示。（1）當為正半周時，如圖（b）所示，和導通，和截止，上產生壓降。（2）當為負半周時，如圖（c）所示，和導通，和截止，上產生壓降。橋式整流電路波形如圖所示。2．負載與整流二極管的電壓和電流（1）負載所獲得的直流電壓平均值：=20.45=0.9。（2）負載平均電流：（3）每只二極管通過的平均電流：（4）每只二極管承受的反向電壓：。例2-1有一直流負載需要直流電壓6V，直流電流0.4A，若采用橋式整流電路，求電源變壓器的二次電壓。并選擇二極管的型號。解因=0.9則取＝(6.7V+0.7V×2)=8.1V流過二極管的平均電流二極管承受的反向電壓選擇二極管可用整流電流為300mA，額定反向工作電壓為25V的2CZ53A，共四只。2.1.4在整流電路后加接濾波電路可使負載得到平滑的直流電壓。常見的濾波電路有型LC濾波、型LC濾波和型RC濾波，如圖所示。1．電容濾波電路（1）電容器在半波整流電路中的濾波作用電路圖如圖所示。①為第一個正半周當>時，VD導通，對C充電。如圖（b）所示。當<時，VD截止，電容器對負載放電，中有電流，放電延續到下一個正半周。如圖（c）所示。②為第二個正半周由0開始上升，但當<時，VD仍截止。當>時，VD導通，繼續對C充電，但因為電容器上有剩余電壓，充電時間縮短。當<時，VD截止，電容通過放電。③電容的充放電反復進行，直到電容器C上充電上升的電壓等于放電下降的電壓時，進入穩定狀態。波形如圖（d）所示。負載上的直流電壓近似等于輸入電壓的峰值，即≈。直流電流：（2）電容器在全波整流電路中的濾波作用電路圖和波形如圖所示。①全波整流電路輸出的是全波脈動直流電，輸入電壓正負半周對電容C充電兩次，充電方向相同，電容C對負載放電時間縮短。②輸出電壓（平均值）：半波：全波：1.22．RC濾波電路圖示采用型RC濾波電路的橋式整流器。電路中的作用和上面講的濾波作用相同，R和起進一步平滑作用，越大，效果越好。只是電阻R上的直流壓降使輸出電壓降低。3．型LC濾波電路圖示為型LC濾波電路。圖中L為電感量很大的鐵心線圈，使加到上的交流成分減小，所以濾波器的平滑濾波作用比RC濾波器好。4．型LC濾波電路圖示為型LC濾波電路。這種濾波電路線圈體積大、笨重、成本高。濾波作用最好，適用于負載電阻小，電流大，濾波電壓要求比較高的場合。作業教學反思：武鳴縣職業技術學校機電專業《電子基礎與技能》教案課題其他二極管及其應用電路課時2授課人授課時間授課班級教學目的：掌握發光二極管的符號、特性和用途；理解穩壓二極管的特性和參數；理解光電二極管的工作原理；了解無引線片狀二極管和復合二極管教學難點及重點：發光二極管、穩壓二極管、光電二極管的主要特性和應用場合。教學過程：引入：二極管的種類很多，除普通二極管外，還有各種用途的二極管，如穩壓二極管、發光二極管、光電二極管、開關二極管、變容二極管等。內容：2.2.11．LED的結構和符號發光二極管的PN采用特殊工藝制成。一般發光二極管加上一定的正向電壓時，能發出紅、綠和黃色的光。LED的外形和電路符號如圖所示。2．LED的特性LED的伏安特性如圖所示。①正向工作電壓：比普通二極管高，約1.2V2.5V；②反向擊穿電壓：一般比普通二極管低，約5V左右。優點：亮度高、電壓低、體積小、可靠性高、壽命長、響應速度快、顏色鮮。3．LED的主要參數發光二極管的特性參數主要包括電性能參數和光性能參數。4．LED驅動電路（1）單個LED驅動電路驅動電路如圖（a）所示。（2）多個LED驅動電路如需同一電源同時驅動幾只LED，應將他們串起來，如圖（b）所示。也可將若干個LED分別串聯后再并聯,如圖（c）所示。2.定義：穩壓二極管是一種能穩定電壓的二極管，電路符號和伏安特性如圖所示。符號1．穩壓二極管的特性穩壓二極管通常工作在反向擊穿區，通過穩壓二極管的電流在很大范圍內變化時，電壓基本不變。（1）管子兩端需加上一個大于其擊穿電壓的反向電壓。（2）采取適當措施限制擊穿后工作的反向電流值。2．穩壓二極管的主要參數（1）穩定電壓：穩壓二極管在正常工作狀態下管子兩端的電壓值。（2）穩定電流：穩壓二極管在正常工作狀態下的工作電流。（3）耗散功率：穩壓管的穩定電壓與最大穩定的乘積，若使用中超過這個數值，穩壓管將被燒毀。2.1．光電二極管的電路符號及工作原理電路符號如圖所示。特性：光電二極管是一種將光信號轉變成電信號的半導體器件。光電二極管工作在反向偏置狀態。光電流：由于光照射而形成的電流。大小與光照的強度和光的波長有光。2．光電二極管的主要參數（1）最高工作電壓光電二極管在無光照條件下，反向電流不超過0.1A時所能承受的最高反向電壓。越大，管子性能越穩定。（2）暗電流光電二極管在無光照時，在最高反向電壓作用下所測得的反向電流。越小，管子性能越好，對光的敏感度越高。（3）光電流光電二極管在光照時所產生的光電流。越大，管子性能越好。2.片狀二極管是一種無引線、體積小、重量輕、性能好、尺寸標準化的新型二極管。片狀