电子技术基础电子教案

湘乡市第一职业中专《电子技术基础》教案教师：李梅阳第一章半导体的基础知识第一节半导体二极管教学目的： 1、了解半导体材料2、知道 PN 结的特性3、了解晶体二极管的结构和工作原理4、掌握基本二极管电路的分析方法教学重点： 1、PN 结导电特性2、二极管的导电特性及主要参数教学难点： 1、PN 结导电特性2、二极管伏安特性教学方法与手段： 1、教师讲授与学生练习、实验实训相结合。

2、板书与多媒体课件相结合。

课时计划： 4 课时一、本征半导体纯净的半导体称为本征半导体。

1）半导体的特性按导电能力物质划分为 :导体、绝缘体、半导体。

半导体：导电能力介于导体和绝缘体之间。

半导体的导电特性：有热敏性、光敏性和掺杂性。

本征激发：我们把在热或光的作用下,本征半导体中产生电子空穴对的现象 ,称为本征激发,又称为热激发。

本征激发产生了电子－空穴对。

二、杂质半导体1）N在纯净的半导体硅（或锗）中掺入微量五价元素（如磷）后,就可成为 N 型半导体 ,在这种半导体中 ,自由电子数远大于空穴数,导电以电子为主 ,故此类半导体亦称电子型半导体。

自由电子 --多数载流子（简称多子）,空穴 --少数载流子（简称少子）＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋N 型半导体P 型半导体2）P在硅（或锗）的晶体内掺入少量三价元素杂质,如硼（或铟）等，就构成了 P 型半导体，在这种半导体中，自由电子数远小于空穴数，导电以空穴为主，故此类半导体亦称为空穴型半导体。

三、 PN1） PN在一块完整的晶片上 ,通过一定的掺杂工艺 ,一边形成 P 型半导体 , 另一边形成 N 型半导体。

在交界面两侧形成一个带异性电荷的离子层 , 称为空间电荷区 ,并产生内电场 ,其方向是从 N 区指向 P 区 ,内电场的建立阻碍了多数载流子的扩散运动,随着内电场的加强 ,多子的扩散运动逐步减弱 ,直至停止 ,使交界面形成一个稳定的特殊的薄层,即 PN 结。

因为在空间电荷区内多数载流子已扩散到对方并复合掉了,或者说消耗尽了 ,因此空间电荷区又称为耗尽层。

PN结合因多子浓度差多子的扩散空间电荷区形成内电场阻止多子扩散，促使少子漂移。

P 区N 区P 区空间电荷区N 区＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋内电场方向载流子的扩散运动PN 结及其内电场2） PN偏置电压：在 PN 结两端外加电压 ,称为给 PN 结以偏置电压。

（1) PN 结正向偏置正向偏置：给 PN 结加正向偏置电压 ,即 P 区接电源正极 ,N 区接电源负极 ,此时称 PN 结为正向偏置 (简称正偏 ),此时 PN 结处于正向导通状态。

空间电荷区变窄PI外电场E ＋＋＋N内电场R如上图所示。

由于外加电场与内电场的方向相反,因而削弱了内电场,使 PN 结变窄 ,促进了多子的扩散运动。

形成了较大的正向电流。

（2) PN反向偏置：给 PN 结加反向偏置电压 ,即 N 区接电源正极 ,P 区接电源负极 ,称 PN 结反向偏置 (简称反偏 )。

只有少数载流子形成的很微弱的电流 ,称为反向电流。

空间电荷区变宽＋＋＋P＋＋＋N＋＋＋内电场外电场IER如上图所示。

由于外加电场与内电场的方向一致,因而加强了内电场,使 PN 结加宽 ,阻碍了多子的扩散运动。

在外电场的作用下,应当指出,少数载流子是由于热激发产生的,因而 PN 结的反向电流受温度影响很大。

结论： PN 结具有单向导电性。

即加正向电压时导通,加反向电压时截止。

四、半导体二极管一) 、二极管的结构外壳(阳极)(阴极)(阳极)V(阴极)P N＋－＋－阳极引线阴极引线2AP2CZ542CZ132CZ30(a)( b)2CP(c )二极管的结构外形及在电路中的文字符号如图4.7 所示 , (a)结构； (b) 符号； (c) 外形在图所示电路符号中 ,箭头指向为正向导通电流方向。

类型：(1)按材料分 :有硅、锗二极管和砷化镓二极管等。

(2）按结构分 :有点接触型、面接触型二极管、平面型二极管。

(3）按用途分 :有整流、稳压、开关、发光、光电等二极管。

(4）按封装形式分 :有塑封及金属封等二极管。

(5)按功率分 :有大功率、中功率及小功率等二极管。

二) 、二极管的伏安特性i V / m A硅锗15B ′B105I －U(BR)－ 30RAOA ′C0.20.40.60.8u V / V－5C′( A)DD ′二极管伏安特性曲线若以电压为横坐标,电流为纵坐标,用作图法把电压、电流的对应值用平滑的曲线连接起来, 就构成二极管的伏安特性曲线, 如上图所示（图中虚线为锗管的伏安特性,实线为硅管的伏安特性）。

下面对二极管伏安特性曲线加以说明。

1.正向特性：二极管两端加正向电压时 ,就产生正向电流 ,当正向电压较小时 ,正向电流极小（几乎为零） ,这一部分称为死区 ,相应的 A(A ′) 点的电压称为死区电压或门槛电压 (也称阈值电压。

如上图中 OA(OA ′) 段。

死区电压：硅管约为0.5V, 锗管约为 0.1V当正向电压超过门槛电压时,正向电流就会急剧地增大,二极管呈现很小电阻而处于导通状态。

正向导通压降：硅管的正向导通压降约为0.6~0.7V, 锗管约为 0.2~0.3V 。

如图 4.8 中 AB(A ′B′)段。

二极管正向导通时 , 要特别注意它的正向电流不能超过最大值 ,否则将烧坏 PN 结。

2.反向特性：二极管两端加上反向电压时,在开始很大范围内 ,二极管相当于非常大的电阻 ,反向电流很小 ,且不随反向电压而变化。

此时的电流称之为反向饱和电流IR,见上图中 OC（OC ′）段。

3、二极管的击穿特性反向击穿：二极管反向电压加到一定数值时,反向电流急剧增大 ,这种现象称为反向击穿。

此时对应的电压称为反向击穿电压 ,用 UBR 表示,如 C′D′)段。

三) 、二极管的主要参数1.最大整流电流 IF2.最大反向工作电压 URM本课小结：1.PN 结是组成半导体二极管和其他有源器件的重要环节。

2.当 PN 结加正向电压时正向偏置时的情况，加反向电压时反向偏置的情况。

3．PN 结具有单向导电性。

4、二极管的重要特性是单向导电性。

5、二极管的主要参数有最大整流电流、最大反向电压和最大反向电流。

练习题与作业题：1、思考题： PN 结在什么情况下正偏？什么情况下反偏？2、作业题： PN 结为什么具有单向导电性？3、《电子技术基础》教材P20 1-5。

第二节半导体三极管教学目的：了解半导体三极管结构、输入输出特性曲线、主要参数。

教学重点：了解半导体三极管结构、输入输出特性曲线、主要参数。

教学难点：输入输出特性曲线、电流放大作用。

教学方法与手段：教师讲授与学生练习、实验实训相结合；板书与多媒体课件相结合。

课时计划： 4 课时一 .晶体三极管的结构结构组成：由两个 PN 结、 3 个杂质半导体区域和三个电极组成，杂质半导体有 P、N 型两种。

三个区：基区 ---很薄。

一般仅有 1 微米至几十微米厚 .发射区 ---发射区浓度很高。

集电区 ---集电结截面积大于发射结截面积。

两个 PN 结：发射结 ---为发射区与基区之间的PN 结。

集电结 ---为集电区与基区之间的PN 结。

三个电极：发射极 e、基极 b 和集电极 c; 分别从这三个区引出的电极。

三个区组成形式：有 NPN 型和 PNP 型两种。

结构和符号如图 5.1.1 所示。

NPN 型晶体三极管的结构图及表示符号PNP 型三极管种类：按基片材料分 ---硅管，目前国内生产硅管多为NPN 型（3D 系列）；锗管，目前国内生产锗管多为PNP 型（3A 系列）。

按频率特性分 ---高频管和低频管。

按功率大小分 ---大功率管、中功率管和小功率管等。

按组成形式分 ---有 NPN 型和 PNP 型两种。

实际应用中采用 NPN 型三极管较多。

PNP 型和 NPN 型三极管表示符号的区别是发射极的箭头方向不同，这个箭头方向表示发射结加正向偏置时的电流方向。

二、电流放大原理（1）产生放大作用的条件内部： a）发射区杂质浓度 >> 基区 >>集电区b）基区很薄外部：发射结正偏，集电结反偏（2）三极管内部载流子的传输过程a）发射区向基区注入电子，形成发射极电流iEb）电子在基区中的扩散与复合，形成基极电流iBc ）集电区收集扩散过来的电子，形成集电极电流I C（3）电流分配关系：I E =I C +I BI CNR CI B PR BUCCNUBB I E1）发射区向基区发射电子的过程2）电子在基区的扩散和复合过程3）电子被集电区收集的过程三极管的电流放大作用：实验表明 I C 比 I B 大数十至数百倍，因而有。

I B 虽然很小，但对 I C有控制作用， I C 随 I B 的改变而改变， 即基极电流较小的变化可以引起集电极电流较大的变化， 表明基极电流对集电极具有小量控制大量的作用，这就是三极管的电流放大作用。

当 I CBO 可以忽略时，上式可简化为把集电极电流的变化量与基极电流的变化量之比定义为三极管的共发射极交流电流放大系数β，其表达式为：湘乡市第一职业中专《电子技术基础》教案教师：李梅阳I CIBIICB三、晶体三极管的特性曲线三极管的特性曲线是指各电极间电压和电流之间的关系曲线。

mAR ci Bi C ＋AUCC＋ R b＋i E－UBB＋ Vu CEVuBE－－－三极管特性曲线的测试电路（一）输入特性曲线三极管的输入特性曲线如图下图所示。

I CmAI B /mA I B+ 40μAR CU CE30 U CE ≥1VR B+－V20V U BEUCC100 0.4 0.8 U BE /VU BB－测量三极管特性的实验电路三极管的输入特性曲线1. 当 u CE ＝０时从输入端看进去 , 相当于两个ＰＮ结并联且正向偏置 , 此时的特性曲线类似于二极管的正向伏安特性曲线。

2. 当 u CE ≥111图中可见 ,的曲线比 u CE＝０ V 时的曲线稍向右移移动。

但当u CE≥2Ｖ后，曲线基本重合。

(二) 输出特性i曲线iCB（1）放大区：发射极正向偏置，集电结反向偏置。

i B0,i C0（ 2）截止区：发射结反向偏置，集电结反向偏置。

I C /mA饱和区100Aμ4μA803放60μ A（3）饱和区：发射结正向偏置，集电结正向偏置。

2大μA40区μA截止区120I B=0036912U CE /V四、晶体三极管的主要参数1、三极管为共发射极接法静态（直流）电流放大系数：三极管为共发射极接法，在集电极 - 发射极电压 UCE 一定的条件下，由基极直流电流 IB 所引起的集电极直流电流与基极电流之比，称为共发射极静态（直流）电流放大系数，记作 :12IC I CEO ICI B I B动态（交流）电流放大系数β：当集电极电压U CE 为定值时，集电极电流变化量I C 与基极电流变化量I B 之比，即：Ic I B(二) 极间反向截止电流１、发射极开路，集电极－基极反向截止电流I CBO 。