“二极管的识别与检测”教学设计
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二极管的识别与检测
教学目标
•1. 专业能力 了解二极管的单向导电性；了解二极管的 结构、电路符号、引脚、伏安特性、主要参数；了解硅稳 压管、发光二极管、光电二极管、变容二极管等特殊二极 管的外形特征、功能和实际应用；了解二极管的型号命名 方法，会根据应用场合选用二极管；了解二极管的主要参 数；会识别二极管；会用万用表检测二极管。 •2. 方法能力 在知识探究和技能实训过程中体验成功的 乐趣，培养专业学习兴趣；通过资料查阅练习，培养自主 学习能力；在观察演示实验及检测二极管的过程中，培养 观察问题、分析和解决问题的能力。 •3. 社会能力 在小组合作式教学过程中培养团队合作意 识和相互协作能力；在二极管的检测过程中，培养实事求 是的科学精神；在模拟生产场景中体验企业文化，培养产 品意识、质量意识和安全意识。
【知识链接一】二极管的结构与符号
一、 二极管的结构
二极管由一个PN结构成，从 P 区和Ｎ区各引出一个电 极，再加以封装。从Ｐ区引出的电极称为阳极（又称正极， 用符号 a 表示），从N区引出的电极称为阴极（又称负极， 用符号 k 表示）。
图1-1-6 所示，为几种常用二极管的实物图。
图1-1-6 几种常用二极管的实物图
二极管的识别与检测
环节1 ： 感知二极管的单向导电性
环节2 ： 认知二极管
环节3 ： 识别二极管
环节4： 检测二极管
结构 符号 参数
单向导电性
伏安特性
二极管 二极管 的识别 的检测
指针式万用表的使用
种类 型号
PN结的基本知识 半导体的基本知识
数字式万用表的使用
教学重点 教学难点
环节1：感知二极管的单向导电性
图1-1-2 N型半导体中的共价键
环节1：感知二极管的单向导电性
【认知】半导体与PN结的基本知识
一、半导体的基本知识
3. 杂质半导体
• （1）N（电子）型半导体
• 这种半导体主要靠电子导电， 故称为电子型半导体，简称Ｎ 型半导体。
++ ++ ++ ++
• N 型半导体中的自由电子为多 数载流子（简称多子），空穴
++ ++
为少数载流子（简称为少子）
，如图1-1-3所示。
图1-1-3 N型半导体中的载流子
环节1：感知二极管的单向导电性
【认知】半导体与PN结的基本知识
一、半导体的基本知识
3. 杂质半导体
新生空穴
• （2）P（空穴）型半导体
• 在本征半导体中掺入微量 三价元素如硼（B），则每 个杂质原子在与相邻四个 硅原子组成共价键时，将 自然形成一个空穴，从而 使杂质半导体中的空穴浓 度大大提高，如图1-1-4所 示。
图1-1-4 P型半导体中的共价键
环节1：感知二极管的单向导电性
【认知】半导体与PN结的基本知识
一、半导体的基本知识
3. 杂质半导体 • （2）P（空穴）型半导体
• 这种杂质半导体主要靠空 穴导电，故称为空穴型半 导体，简称P型半导体。
• P型半导体中的空穴为多数 载流子（简称多子），自 由电子为少子，如图1-1-5 所示。
-10 - 0.1 0.5 UF/V -20 -
IR/μA
图1-1-8 二极管的死区特性
环节2：认知二极管
【知识链接二】二极管的伏安特性与参数
一、二极管的伏安特性
1. 正向特性
（2）导通 当二极管两端 的电压超过死区电压后，管子 开始导通，如图1-1-9所示。 二极管呈现恒压特性，此时的 电压称为导通压降，用符号 UD 表示。
环节1：感知二极管的单向导电性
【认知】半导体与PN结的基本知识
二、PN结的基本知识
2. PN 结的单向导电性
PN结就像一个阀门，正向偏置 时，电阻很小，正向电流较大， 处于导通状态；反向偏置时，电 阻很大，电流几乎不能通过，处 于截止状态。这就是PN结的单
向导电性。
动画模拟： PN结的单向导电性
环节2： 认知二极管
－ － －－ － －－－ － － －－
图1-1-5 P型半导体中的载流子
环节1：感知二极管的单向导电性
【认知】半导体与PN结的基本知识
二、PN结的基本知识
1. PN 结的形成
在一块半导体晶片上，采 取一定的工艺措施，分别 形成P型半导体和N型半导 体，则它们的交界面将会 自然形成PN结。
动画模拟： PN结的形成
一、 二极管的伏安特性
1. 正向特性
（1）死区 当正向电压很 低时，正向电流很小，如图 1-1-8中OA段所示。A点电压 称为死区电压，用符号UT 表 示。
*硅管的死区电压约为0.5 V； 锗管的死区电压约为0.1 V。
IF/mA 锗管 硅管
32-50 -30 -101 - O
B A
-
-
UR/V C D
+4
+4
+4
+4
图1-1-1 本征半导体中的共价键
环节1：感知二极管的单向导电性
【认知】半导体与PN结的基本知识
一、半导体的基本知识
多余电子
3. 杂质半导体 • （1）N（电子）型半导体
• 在本征半导体中掺入微量５价 元素如磷（Ｐ），则每个杂质 原子在与相邻四个硅原子组成 共价键的同时，多余一个价电 子，该电子不受共价键束缚， 极易成为自由电子，如图1-1-2 所示。
环节1：感知二极管的单向导电性
【认知】半导体与PN结的基本知识
一、半导体的基本知识
2. 本征半导体
• 纯净、不含杂质的单晶体 结构的半导体，叫本征半 导体。
• 半导体中的共价键结构， 如图1-1-1所示。
• 载流子的形成：价电子受 激发成为自由电子，同时 形成空穴。
+4
+4
பைடு நூலகம்
价
电
子
+4
+4
+4 共 价 键
【演示实验】
视频--二极管的单向导电性实验
【观察与思考】上述实验说明什么问题？ 【实验结论】二极管具有 单向导电性！
环节1：感知二极管的单向导电性
【认知】半导体与PN结的基本知识
一、半导体的基本知识
1. 半导体 • 自然界中的物质按其导电性能可分为导体、半导体和
绝缘体。 • 半导体材料有硅（Si）、锗（Ge）等。 • 半导体的三大特性：光敏性、热敏性与掺杂性。
环节2：认知二极管
【知识链接一】二极管的结构与符号
二 、二极管的符号 二极管的图形符号与文字符号如图1-1-7 所示。 其中：箭头（红色所示）所指，代表正向电压的方向。
a 阳极
（ 正极） VD
阴极
k （负极）
图1-1-7 二极管的图形符号与文字符号
环节2：认知二极管
【知识链接二】二极管的伏安特性与参数
教学目标
•1. 专业能力 了解二极管的单向导电性；了解二极管的 结构、电路符号、引脚、伏安特性、主要参数；了解硅稳 压管、发光二极管、光电二极管、变容二极管等特殊二极 管的外形特征、功能和实际应用；了解二极管的型号命名 方法，会根据应用场合选用二极管；了解二极管的主要参 数；会识别二极管；会用万用表检测二极管。 •2. 方法能力 在知识探究和技能实训过程中体验成功的 乐趣，培养专业学习兴趣；通过资料查阅练习，培养自主 学习能力；在观察演示实验及检测二极管的过程中，培养 观察问题、分析和解决问题的能力。 •3. 社会能力 在小组合作式教学过程中培养团队合作意 识和相互协作能力；在二极管的检测过程中，培养实事求 是的科学精神；在模拟生产场景中体验企业文化，培养产 品意识、质量意识和安全意识。
【知识链接一】二极管的结构与符号
一、 二极管的结构
二极管由一个PN结构成，从 P 区和Ｎ区各引出一个电 极，再加以封装。从Ｐ区引出的电极称为阳极（又称正极， 用符号 a 表示），从N区引出的电极称为阴极（又称负极， 用符号 k 表示）。
图1-1-6 所示，为几种常用二极管的实物图。
图1-1-6 几种常用二极管的实物图
二极管的识别与检测
环节1 ： 感知二极管的单向导电性
环节2 ： 认知二极管
环节3 ： 识别二极管
环节4： 检测二极管
结构 符号 参数
单向导电性
伏安特性
二极管 二极管 的识别 的检测
指针式万用表的使用
种类 型号
PN结的基本知识 半导体的基本知识
数字式万用表的使用
教学重点 教学难点
环节1：感知二极管的单向导电性
图1-1-2 N型半导体中的共价键
环节1：感知二极管的单向导电性
【认知】半导体与PN结的基本知识
一、半导体的基本知识
3. 杂质半导体
• （1）N（电子）型半导体
• 这种半导体主要靠电子导电， 故称为电子型半导体，简称Ｎ 型半导体。
++ ++ ++ ++
• N 型半导体中的自由电子为多 数载流子（简称多子），空穴
++ ++
为少数载流子（简称为少子）
，如图1-1-3所示。
图1-1-3 N型半导体中的载流子
环节1：感知二极管的单向导电性
【认知】半导体与PN结的基本知识
一、半导体的基本知识
3. 杂质半导体
新生空穴
• （2）P（空穴）型半导体
• 在本征半导体中掺入微量 三价元素如硼（B），则每 个杂质原子在与相邻四个 硅原子组成共价键时，将 自然形成一个空穴，从而 使杂质半导体中的空穴浓 度大大提高，如图1-1-4所 示。
图1-1-4 P型半导体中的共价键
环节1：感知二极管的单向导电性
【认知】半导体与PN结的基本知识
一、半导体的基本知识
3. 杂质半导体 • （2）P（空穴）型半导体
• 这种杂质半导体主要靠空 穴导电，故称为空穴型半 导体，简称P型半导体。
• P型半导体中的空穴为多数 载流子（简称多子），自 由电子为少子，如图1-1-5 所示。
-10 - 0.1 0.5 UF/V -20 -
IR/μA
图1-1-8 二极管的死区特性
环节2：认知二极管
【知识链接二】二极管的伏安特性与参数
一、二极管的伏安特性
1. 正向特性
（2）导通 当二极管两端 的电压超过死区电压后，管子 开始导通，如图1-1-9所示。 二极管呈现恒压特性，此时的 电压称为导通压降，用符号 UD 表示。
环节1：感知二极管的单向导电性
【认知】半导体与PN结的基本知识
二、PN结的基本知识
2. PN 结的单向导电性
PN结就像一个阀门，正向偏置 时，电阻很小，正向电流较大， 处于导通状态；反向偏置时，电 阻很大，电流几乎不能通过，处 于截止状态。这就是PN结的单
向导电性。
动画模拟： PN结的单向导电性
环节2： 认知二极管
－ － －－ － －－－ － － －－
图1-1-5 P型半导体中的载流子
环节1：感知二极管的单向导电性
【认知】半导体与PN结的基本知识
二、PN结的基本知识
1. PN 结的形成
在一块半导体晶片上，采 取一定的工艺措施，分别 形成P型半导体和N型半导 体，则它们的交界面将会 自然形成PN结。
动画模拟： PN结的形成
一、 二极管的伏安特性
1. 正向特性
（1）死区 当正向电压很 低时，正向电流很小，如图 1-1-8中OA段所示。A点电压 称为死区电压，用符号UT 表 示。
*硅管的死区电压约为0.5 V； 锗管的死区电压约为0.1 V。
IF/mA 锗管 硅管
32-50 -30 -101 - O
B A
-
-
UR/V C D
+4
+4
+4
+4
图1-1-1 本征半导体中的共价键
环节1：感知二极管的单向导电性
【认知】半导体与PN结的基本知识
一、半导体的基本知识
多余电子
3. 杂质半导体 • （1）N（电子）型半导体
• 在本征半导体中掺入微量５价 元素如磷（Ｐ），则每个杂质 原子在与相邻四个硅原子组成 共价键的同时，多余一个价电 子，该电子不受共价键束缚， 极易成为自由电子，如图1-1-2 所示。
环节1：感知二极管的单向导电性
【认知】半导体与PN结的基本知识
一、半导体的基本知识
2. 本征半导体
• 纯净、不含杂质的单晶体 结构的半导体，叫本征半 导体。
• 半导体中的共价键结构， 如图1-1-1所示。
• 载流子的形成：价电子受 激发成为自由电子，同时 形成空穴。
+4
+4
பைடு நூலகம்
价
电
子
+4
+4
+4 共 价 键
【演示实验】
视频--二极管的单向导电性实验
【观察与思考】上述实验说明什么问题？ 【实验结论】二极管具有 单向导电性！
环节1：感知二极管的单向导电性
【认知】半导体与PN结的基本知识
一、半导体的基本知识
1. 半导体 • 自然界中的物质按其导电性能可分为导体、半导体和
绝缘体。 • 半导体材料有硅（Si）、锗（Ge）等。 • 半导体的三大特性：光敏性、热敏性与掺杂性。
环节2：认知二极管
【知识链接一】二极管的结构与符号
二 、二极管的符号 二极管的图形符号与文字符号如图1-1-7 所示。 其中：箭头（红色所示）所指，代表正向电压的方向。
a 阳极
（ 正极） VD
阴极
k （负极）
图1-1-7 二极管的图形符号与文字符号
环节2：认知二极管
【知识链接二】二极管的伏安特性与参数