新课标人教版3-2选修三6.4《传感器的应用实验》WORD教案5

第四节：传感器的应用实验学案

【学习目标】

1、知道二极管的单向导电性和发光二极管的发光特性。

2、知道晶体三极管的放大特性。

3、掌握逻辑电路的基本知识和基本应用。［来一网］

【学习重点】：传感器的应用实例。

【学习难点】：由门电路控制的传感器的工作原理。

【教学过程】

」、问题引入

上节课我们学习了温度传感器、光传感器及其工作原理。请大家回忆一下我们些具体的温度、光

学了哪传感器？

二、学习新课

阅读下列学习资料总结二极管的特点和作用：

（一）、普通二极管和发光二极管

固态电子器件中的半导体两端器件。起源于19世纪末发现的点接触二极管效应，发展于20世纪

30年代，主要特征是具有单向导电性，即整流特性。利用不同的半导体材料、掺杂分布、几何结构，可制成不同类型的二极管，用来产生、控制、接收、变换、放大信号和进行能量转换。例如稳压二极管可在电源电路中提供固定偏压和进行过压保护；雪崩二极管作为固体微波功率源，用于小型固体发射机中的发射源；半导体光电二极管能实现光-电能量的转换，可用来探测光辐射信号；半导体发光二极管能实现电-光

能量的转换，可用作指示灯、文字-数字显示、光耦合器件、光通信系统光源等；肖特基二极管可用于微波电路中的混频、检波、调制、超高速开关、倍频和低噪声参量放大等。按用途分：检波二极管、整流二极

管、稳压二极管、开关管、光电管。按结构分：点接触型二极管、面接触型二极管

发光二极管简称为LED。由镓（Ga ）与砷（AS ）、磷（P）的化合物制成的二极管，当电子与空穴复合时能辐射岀可见光，因而可以用来制成发光二极管，在电路及仪器中作为指示灯，或者组成文字或数字显示。磷砷化镓二极管发红光，磷化镓二极管发绿光，碳化硅二极管发黄光。它是半导体二极管的一种，可以把电能转化成光能；常简写为LED。发光二极管与普通二极管一样是由一个PN结组成，也具有单向

导电性。当给发光二极管加上正向电压后，从P区注入到N区的空穴和由N区注入到P区的电子，在PN

结附近数微米内分别与N区的电子和P区的空穴复合，产生自发辐射的荧光。不同的半导体材料中电子和

空穴所处的能量状态不同。当电子和空穴复合时释放岀的能量多少不同，释放岀的能量越多，则发岀的光的波长越短。常用的是发红光、绿光或黄光的二极管。

作用:

阅读下列学习资料总结三极管的特点和作用：

（二）、晶体三极管

晶体三极管，是半导体基本元器件之一，具有电流放大作用，是电子电路的核心元件。

三极管是在一块半导体基片上制作两个相距很近的PN结，两个PN结把正块半导体分成三

部分，中间部分是基区，两侧部分是发射区和集电区，排列方式有PNP和NPN两种，如

图从三个区引出相应的电极，分别为基极b发射极e和集电极c。

发射区和基区之间的PN结叫发射结，集电区和基区之间的PN结叫集电极。基区很薄, 而发射区较厚，杂质浓度大，PNP型三极管发射区”发射”的是空穴，其移动方向与电流方向

一致，故发射极箭头向里；NPN型三极管发射区”发射"的是自由电子，其移动方向与电流

方向相反，故发射极箭头向外。发射极箭头向外。发射极箭头指向也是PN结在正向电压下

的导通方向。硅晶体三极管和锗晶体三极管都有PNP型和NPN型两种类型。

晶体三极管具有电流放大作用，其实质是三极管能以基极电流微小的变化量来控制集电

极电流较大的变化量。这是三极管最基本的和最重要的特性。我们将△ Ic/ △ lb的比值称为

晶体三极管的电流放大倍数，用符号“ 3 ”表示。电流放大倍数对于某一只三极管来说是一

个定值，但随着三极管工作时基极电流的变化也会有一定的改变。

c

kv

特点:

作用:

来源学科网］

（三）逻辑电路

逻辑电路是以二进制为原理、实现数字信号逻辑运算和操作的电路。分组合逻辑电路和时序逻辑电路。前者的逻辑功能与时间无关，即不具记忆和存储功能，后者的操作按时间程序进行。由于只分高、低电平，抗干扰力强，精度和保密性佳。广泛应用于计算机、数字控制、通信、自动化和仪表等方面。这里我们主要说逻辑门电路。

逻辑门电路符号图包括与门，或门，非门，

1•与逻辑

对于与门电路，只要一个输入端输入为0,则输出端一定是________________________ ,只有当所有输入端输入都同为___________ 时，输出才是1.

2•或逻辑

对于或门电路，只要一个输入端输入为1，则输出一定是 ___________ ，反之，只有当所有输入端都为___________ 时，输出端才是0.

3•非门电路

对于非门电路，当输入为0时，输出总是________________ ，当输入为1时，输出反而是__________ 非门电路也称反相器。

4•斯密特电路：

斯密特触发器是特殊的________________ 电路，当加在它的输入端A的电压逐渐上升到某个值______ V时，输出端Y会突然从高电平调到低电平 __________________ V，而当输入端A的电压

下降到另一个值的时候___________ V , Y会从低电平跳到高电平______________ V。斯密特触发器可

以将连续变化的模拟信号转换为______________ 的______ 信号。而这正是进行光控所需要的。

（四）、应用实例

1、光控开关

电路组成：________ 触发器，________ 电阻，发光二

极管LED模仿路灯，滑线变阻器，定值电阻，电路如图所示。

工作原理：

R1

1

h

—

厂

R2

FsJ

R G

LED

+5V