电子技术教（学）案.doc

教学内容:1、半导体的基本知识
2、PN结的形成及特点,半导体二极管的结构、特性、参数、应用电路
教学目标:
知识目标:让学生了解半导体材料的基本结构及PN结的形成,掌握PN结的单向导电工作原理
技能目标:能运用常用公式解题。
情感目标:

教学重点:从半导体材料的基本结构及PN结的形成入手,重点介绍PN结的单向导电工作原理、
教学难点:PN结的单向导电工作原理
教学准备:教学PPT。
教学过程:
引述导入:今天我们来学习交流电路。
板书课题:半导体的基本知识
新授内容:
1 半导体的基本知识
半导体材料
根据物体导电能力(电阻率)的不同,来划分导体、绝缘体和半导体。导电性能介于导体与绝缘体之间材料,我们称之为半导体。在电子器件中,常用的半导体材料有:元素半导体,如硅(Si)、锗(Ge)等;化合物半导体,如砷化镓(GaAs)等;以及掺杂或制成其它化合物半导体材料,如硼(B)、磷(P)、锢(In)和锑(Sb)等。其中硅是最常用的一种半导体材料。
半导体有以下特点:

,其导电能力将会有显著变化。
,加入微量的杂质,其导电能力会急剧增强。
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。
N型半导体——掺入五价杂质元素(如磷)的半导体。
P型半导体——掺入三价杂质元素(如硼)的半导体。
在N型半导体中自由电子是多数载流子,在P型半导体中空穴是多数载流子.
2 PN结的形成及特性
PN结的形成:
在P型半导体和N型半导体结合后,由于N型区内电子很多而空穴很少,而P型区内空穴很多电子很少,在它们的交界处就出现了电子和空穴的浓度差别。在P和N区交界面附近,形成了一个很薄的空间电荷区,就是所谓的PN结。
PN结的单向导电性
当外加电压使PN结中P区的电位高于N区的电位,称为加正向电压,简称正偏;反之称为加反向电压,简称反偏。
PN结加正向电压时,呈现低电阻,具有较大的正向扩散电流;
PN结加反向电压时,呈现高电阻,具有很小的反向漂移电流。
由此可以得出结论:PN结具有单向导电性。
PN结的反向击穿
当PN结的反向电压增加到一定数值时,反向电流突然快速增加,此现象称为PN结的反向击穿。反向击穿分为电击穿和热击穿,电击穿包括雪崩击穿和齐纳击。PN结热击穿后电流很大,电压又很高,消耗在结上的功率很大,容易使PN结发热,把PN结烧毁。
热击穿——不可逆;电击穿——可逆
3 半导体二极管
半导体二极管的结构
在PN结上加上引线和封装,就成为一个二极管。二极管按结构分有点接触型、面接触型和平面型三大类。
(1) 点接触型二极管:PN结面积小,结电容小,用于检波和变频等高频电路。
(2) 面接触型二极管:PN结面积大,用于工频大电流整流电路。
(3) 平面型二极管:往往用于集成电路制造艺中。PN 结面积可大可小,用于高频整流和开关电路中。
(4) 二极管的代表符号
二极管的伏安特性
(1) 正向特性:正向特性表现为图中的①段。当正向电压较小,正向电流几乎为零。此工作区域称为死区。Vth称为门坎电压或死区电压(,)。当正向电压大于Vth时,内电场削弱,电流因而迅速增长,呈现的很小正向电阻。
(2) 反向特性:反向特性表现为如图中的②段。
由于是少数载流形成反向饱和电流,所以其数值很小,当温度升高时,反向电流将随之急剧
增加。
(3) 反向击穿特性:反向击穿特性对应于图中
③段,当反向电压增加到一定大小时,反向电流剧增,二极管的反向击穿。其原因和PN击穿相同。
二极管的参数
(1) 最大整流电流IF; (2) 反向击穿电压VBR和最大反向工作电压VRM
(3) 反向电流IR;(4) 正向压降VF;(5) 极间电容CB
4 特殊体二极管
1 稳压二极管:
稳压二极管稳压时工作在反向电击穿状态。
2 变容二极管
变容二极管:结电容随反向电压的增加而减小的效应显著的二极管。

4. 发光二极管(LED)
5. 激光二极管
作业: 习题集
板书设计:
1 半导体的基本知识
半导体材料
杂质半导体
2 PN结的形成及特性
PN结的形成:
PN结的单向导电性
3 半导体二极管
半导体二极管的结构
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