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课 题 学习任务1.1——二极管的认识和测试 课 型 新课
授课班级 授课时数
教学目标 了解二极管的结构、原理、伏安特性和主要参数；了解常用特殊二极管的外形、功能和应用。认识各种常见的电子元件和各种二极管。掌握用万用表判别二极管的极性和性能优劣的方法。
教学重点 二极管的结构、特性和伏安特性曲线常用电子元件的认识和常用仪表的使用用万用表测量二极管的方法
教学难点 二极管的伏安特性曲线
学情分析
教学效果
教后记
基础知识一、半导体的基础知识㈠半导体材料的导电特性1、自然界存在的各种物质按导电能力可分为：（1）导电性能良好的物质为导体——如银、铜、铝等各种金属。（2）几乎完全不能导电的物质为绝缘体——非金属物质，如塑料、橡胶、陶瓷等。（3）导电能力介于导体与绝缘体之间的物质为半导体——硅和锗。多媒体资源 导体和绝缘体2、带电粒子的定向移动形成电流。（1）在金属导体中，自由电子作为唯一的一种载体（又称为载流子）携带着电荷移动形成电流。（2）在电解液中，正、负离子的移动也形成电流。（3）在半导体里，通常有两种载流子，一种是带负电荷的自由电子（简称为电子），另一种是带正电荷的空穴。在外电场的作用下，这两种载流子都可以作定向移动而形成电流。纯净半导体的导电原理3、由于半导体的材料及其制造工艺的不同，分为电子导电型（又称N型）半导体和空穴导电型（又称P型）半导体：（1）在N型半导体中，电子为多数载流子，主要依靠电子来导电。（2）在P型半导体中，空穴为多数载流子，主要依靠空穴来导电。 杂质半导体的导电原理㈡PN结将一块半导体材料通过特殊的工艺过程使之一边形成P型半导体，另一边形成N型半导体，则在两种半导体之间出现一种特殊的接触面——PN结（如图1-1所示）。PN结是构成各种半导体器件的核心。 图1-1 PN结多媒体资源 PN结的形成二、二极管㈠二极管的结构与电路符号将一个PN结从P区和N区各引出一个电极，并用玻璃或塑料制造的外壳封装起来，就制成一个二极管，如图1-2(a)所示。由P区引出的电极为正（+）极，也称为阳极；由N区引出的电极为负（－）极，也称为阴极。二极管的文字符号用“VD”表示，如图1-2(b)所示，符号中的三角形表示通过二极管正向电流的方向。根据制造材料的不同，有硅二极管和锗二极管之分。图1-2 二极管的结构与电路符号㈡二极管的特性按图1-3(a)连接电路，直流电源正极接二极管正极，电源负极接二极管的负极（称为“正向偏置”，简称“正偏”），二极管导通，指示灯亮；如果按图1-3(b)连接电路，给二极管加上反向偏置电压时，二极管不导通，指示灯不亮。由此可见：组成二极管的PN结具有单向导电特性。图1-3 二极管的单向导电性多媒体资源 二极管的单向导电特性。图1-4 二极管的伏安特性曲线㈢二极管的伏安特性曲线所谓“伏安特性”，是指加到元器件两端的电压与通过电流之间的关系。二极管的伏安特性曲线如图1-4所示。⒈正向特性正向特性是指二极管加正偏电压时的伏安特性当二极管两端所加的正偏电压U小于某一值的时候，正向电流I近似为0，二极管处于截止状态；当正偏电压U≥某一值的时候，正向电流I迅速增加，二极管处于正向导通状态。且正偏电压U的微小增加都使正向电流I急剧增大，如图1-4中的AB段所示。正偏电压从零伏至该值的范围通常称为“死区”，该电压值称为“死区电压”。硅二极管的死区电压约为0.5V，锗二极管约为0.2V。当二极管正常导通后，所承受的正向电压称为管压降（硅二极管约0.7V，锗二极管约0.3V）。这个电压比较稳定，几乎不随流过的电流大小而变化。⒉反向特性反向特性是指二极管加反偏电压时的伏安特性，为图1-4中的第Ⅲ象限曲线。当二极管的两端加反向电压时，反向电流很小（称为反向饱和电流），二极管处于截止状态，而且在反向电压不超过某一限度时，反向饱和电流几乎不变。当反向电压增大到一定数值UBR时，反向电流会突然增大，这种现象称为反向击穿，与之相对应的电压称为反向击穿电压（UBR）。㈣二极管的主要参数⑴最大整流电流IFM ——指二极管长时间工作时允许通过的最大正向直流电流的平均值。使用时，二极管的工作电流应小于最大整流电流。⑵最高反向工作电压URM ——指确保二极管不被击穿损坏而承受的最大反向工作电压。使用时，该值一般为反向击穿电压UBR的1/2或1/3。⑶反向饱和电流IR ——指二极管未进入击穿区的反向电流。该值越小，则二极管的单向导电性能越好。㈤二极管的种类⒈按制造工艺分类⑴点接触型——PN结接触面积较小，工作电流小，常用于高频小信号电路。⑵面接触型——PN结接触面积较大，工作电流大，常用于低频大信号电路。⑶平面型——PN结接触面积较大，工作电流大，常用于大功率的信号电路。⒉按制造材料分类如上述，按照制造材料可分为硅二极管和锗二极管。硅二极管的热稳定性较好，锗二极管的热稳定性相对较差。⒊按用途分类按照用途可分为整流二极管、稳压二极管、发光二极管、光电二极管和变容二极管等。㈥特殊二极管简介⒈光电二极管光电二极管的结构与普通二极管相似，但在它的PN结处，通过管壳上的玻璃窗口能接收外部的光照。这种器件在反向偏置状态下运行，反向电流随光照强度的增加而上升。⒉发光二极管发光二极管通常由砷化镓、磷化镓等材料制成。当有电流通过时，管子可以发出光来。发光二极管常用来作为显示器件，除单个使用外，也常做成七段数码显示器。⒊变容二极管变容二极管是利用PN结的电容效应工作的一种特殊二极管，它工作在反向偏置状态，改变反偏直流电压，就可以改变其电容量。变容二极管应用于谐振电路中，例如在电视机电路中把变容二极管作为调谐回路的可变电容器，实现频道的选择。工作步骤步骤一：实训准备㈠认识实训教室⒈学习电子实训教室的规章制度和操作规程、安全规则。⒉观察实训教室的布置。㈡器材准备所需要的工具与器材、设备见表1-1（推荐器材，仅供参考，下同）。检查和认识实训教室提供的工具与器材、设备多媒体资源 常用电工电子工具和仪表的操作方法。步骤二：认识与检测二级管㈠识别各种类型的二极管㈡用万用表检测二极管在实际应用中，常用万用表电阻挡对二极管进行极性判别及性能检测。测量时，选择万用表的电阻挡R×100（也可以选择R×1k挡），将万用表的红、黑表笔分别接二极管的两端。⑴测得电阻值较小时，黑表笔接二极管的一端为正极（+），红表笔接的另一端为负极（－），如图1-6(a)所示，此时测得的阻值称为正向电阻。⑵测得电阻值较大时，黑表笔接二极管的一端为负极（－），红表笔接的另一端为正极（+），如图1-6(b)所示，此时测得的阻值称为反向电阻。正常的二极管测得的正、反向电阻应相差很大。如正向电阻一般为几百欧至几千欧，而反向电阻一般为几十千欧至几百千欧。⑶测得电阻值为0时，将二极管的两端或万用表的两表笔对调位置，如果测得的电阻值仍为0，表明该二极管内部短路，已经损坏。⑷测得电阻值为无穷大时，将二极管的两端或万用表的两表笔对调位置，如果测得的电阻值仍为无穷大，表明该二极管内部开路，已经损坏。图1-6 用万用表检测二极管多媒体资源 各种二极管的外形，以及用万用表检测二极管的操作方法。 提问：按导电能力分物质可分为几种，请举例观看视频：导体和绝缘体相关链接兴趣发展相关链接兴趣发展观看视频：PN结的形成实物展示：各种二极管结合演示讲解观看视频二极管的单向导电性实物展示实物展示观看视频结合演示讲解并开展实训结合演示讲解并开展实训观看视频
练习 练习题填空1，2，3，4，5，6；选择1，2，3，4，5，6；判断1，2，3，4，5，6
小结 P型和N型半导体分别为空穴型导电和电子型导电半导体。在P型和N型半导体的交界面形成PN结。PN结具有单向导电特性，正偏，呈现很小的正向电阻，导通状态；反偏，呈现很大的反向电阻，截止状态。二极管由一个PN结组成，主要的特性是单向导电性，可用伏安特性曲线描述。用万用表测量二极管的方法：选择万用表的电阻挡R×100（也可以选择R×1k挡），将万用表的红、黑表笔分别接二极管的两端，然后进行分析判断。
布置作业 练习题综合1，2，3，4，5
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