16模拟电子技术基础教案

云南民族大学教案课程名称:模拟电子技术基础授课班级:12级电子信息类1班、12级电子信息类2班、12级网络工程班、12级电气类1班、12级电气类2班任课教师:王霞职称:助教课程性质:专业必修课授课学期:2013-2014学年第一学期－1－云南民族大学教案一、讲授章节名称：第一章、半导体器件§1.1半导体的特性二、本章节授课时间：第一周的周二1~2节授课学时：2学时三、本章节授课教师姓名：王霞职称：助教四、本章节教学目标和教学要求：1、使同学了解学习模拟电路的重要性；2、掌握半导体导电的机理。五、教学重点、难点：1、本征半导体的特性；2、杂质半导体导电特性；3、多子和少子的概念。六、结合教学内容选择的主要教学方法和教学手段：教学方法：讲授法、讨论法、问题教学法、实例教学法教学手段：黑板板书和多媒体教学相结合，以教师讲授为主，结合学生的课堂练习和讨论。七、布置的作业及复习思考题：本次课无作业。八、选用教材和主要参考书：教材：《模拟电子技术基础简明教程》(第三版)，杨素行主编，北京：高等教育出版社，2006年5月第3版。－2－主要参考书：[1]童诗白,华成英主编.模拟电子技术基础(第4版).北京：高等教育出版社,2006.[2]罗桂娥主编.模拟电子技术基础(电类).长沙：中南大学出版社，2005.九、教学主要内容及教学安排：1、学习《模拟电路基础》课程的目标：（1）掌握模拟电子技术的基本概念，基本原理和基本分析方法。（2）初步学习从实际电路上升为“模型电路”的方法。（3）为后续课程打下基础。（4）培养学生分析问题和解决问题的能力。总之，是理工科电类专业学生的培养过程中最主要的课程之一。2、课程特点：（1）内容更接近工程实际。（2）发展十分迅速的课程。（3）实践性很强的课程所以，模拟技术电子基础是研究实际电子元器件的性能，研究由实际电子元器件组成的实际电路的分析方法和电路设计基础。模拟电路是一门工程型、技术型、实用型课程。3、学习方法（1）牢固地掌握基本概念、基本理论和基本分析方法。（2）从实际出放，抓主要矛盾，简化问题，灵活使用基本分析方法解决问题。（3）学习模拟电子技术基础的目的是为了指导实际。第一章半导体器件1.1半导体的特性复习原子结构知识。半导体的定义1.1.1本征半导体一、本征半导体的结构特点本征半导体：完全纯净的、结构完整的半导体晶体。本征半导体中的自由电子很少，所以本征半导体的导电能力很弱。二、本征半导体的导电机理1.载流子、自由电子和空穴2.本征半导体的导电机理本征半导体中存在数量相等的两种载流子，即自由电子和空穴。在其它力的作用下，空穴吸引附近的电子来填补，这样的结果相当于空穴的迁移，而空穴的迁移相当于－3－正电荷的移动，因此可以认为空穴是载流子。三、本征半导体中电流由两部分组成：1.自由电子移动产生的电流。2.空穴移动产生的电流。四、半导体与金属导体导电原理的区别：导体：载流子－－自由电子半导体：载流子－－自由电子和空穴温度越高，载流子的浓度越高。因此本征半导体的导电能力越强，温度是影响半导体性能的一个重要的外部因素。1.1.2杂质半导体在本征半导体中掺入某些微量的杂质，就会使半导体的导电性能发生显著变化。其原因是掺杂半导体的某种载流子浓度大大增加。1、N型半导体(Negative)：自由电子浓度大大增加的杂质半导体，也称为电子型半导体。2、P型半导体(Positive)：空穴浓度大大增加的杂质半导体，也称为空穴型半导体。3、杂质半导体中多子和少子数量的决定因素，多子和少子数量比较。提问：1，一块孤立的半导体不管是本征半导体、N型半导体或P型半导体将它们用导线连接成回路，回路中有电流吗？【教学方法】本课程的导入好坏对同学能否下决心学好起了一定的作用，磨刀不误砍柴功，花一点时间，对同学们学习本门课程提出要求，介绍学习方法，帮助同学克服畏惧心理，学好本课程。用简洁，同学们易懂的语言，不惜时间讲清楚半导体内部导电的物理概念。特别是与外部特性有关的内部导电机理。【课堂小结】本课主要讨论了本征半导体的特性，杂质半导体导电特性以及多子和少子的概念。本节中的有关概念：•本征半导体、杂质半导体•自由电子、空穴•N型半导体、P型半导体•多数载流子、少数载流子•施主原子、受主原子【课堂讨论】为什么杂质半导体中多子多之又多？少子少之又少？－4－云南民族大学教案一、讲授章节名称：第一章、半导体器件§1.2半导体二极管二、本章节授课时间：第一周的周四1~2节授课学时：2学时三、本章节授课教师姓名：王霞职称：助教四、本章节教学目标和教学要求：1、熟练掌握PN结的单向导电性，二极管的伏安特性；2、掌握二极管的主要参数，稳压二极管的性能和稳压原理。五、教学重点、难点：1、PN结的单向导电性；2、二极管的伏安特性；3、稳压二极管的性能和稳压原理。六、结合教学内容选择的主要教学方法和教学手段：教学方法：讲授法、讨论法、问题教学法、实例教学法教学手段：多媒体与黑板板书相结合七、布置的作业及复习思考题：P34-38：习题与思考题1-7、1-8八、选用教材和主要参考书：教材：《模拟电子技术基础简明教程》(第三版)，杨素行主编，北京：高等教育出版社，2006年5月第3版。主要参考书：[1]童诗白,华成英主编.模拟电子技术基础(第4版).北京：高等教育出版社,2006.－5－[2]罗桂娥主编.模拟电子技术基础(电类).长沙：中南大学出版社，2005.九、教学主要内容及教学安排：1.2半导体二极管1.2.1PN结及其单向导电性1.PN结中载流子的运动2.PN结的单向导电性加正向电压加反向电压PN结处于正向导通(on)状态，正向等效电阻较小。反向电流非常小，PN结处于截止(cut-off)状态。结论：PN结具有单向导电性：正向导通，反向截止。－6－1.2.2二极管的伏安特性1.二极管的结构2.二极管的类型3.二极管的伏安特性（1）正向特性（2）反向特性－7－1.2.3二极管的主要参数1.最大整流电流IF2.最高反向工作电压UR3.反向电流IR4.最高工作频率fM5.势垒电容Cb6.扩散电容Cd二极管单向导电举例11.2.4稳压管1.PN结反向击穿机理解释2.稳压管的主要参数3.稳压管的稳压原理（1）稳压管必须工作在反向击穿区（2）稳压管应与负载RL并联，（3）必须限制流过稳压管的电流IZ4.举例说明如何选择限流电阻R补充内容：二极管的等效电路（或称为等效模型）1）理想模型：即正向偏置时管压降为0，导通电阻为0；反向偏置时，电流为0，电阻为∞。适用于信号电压远大于二极管压降时的近似分析。－8－2）简化电路模型：是根据二极管伏安特性曲线近似建立的模型，它用两段直线逼近伏安特性，即正向导通时压降为一个常量Uon；截止时反向电流为0。3）小信号电路模型：即在微小变化范围内，将二极管近似看成线性器件而将它等效为一个动态电阻rD。这种模型仅限于用来计算叠加在直流工作点Q上的微小电压或电流变化时的响应。【教学方法】利用PPt的图形显示，设计一些动画图形讲解PN结的单向导电原理。用举例方法介绍二极管单向导电，稳压管的典型应用。【课堂小结】本节讲解了PN结的单向导电性，二极管的伏安特性，稳压二极管的性能和稳压原理；【课堂讨论】有两个稳压管VD1和VD2，它们的稳压值为UZ1=6V，UZ2=8V，正向导通压降均为UD=0.6V，将它们串联可得到几种稳压值。－9－云南民族大学教案一、讲授章节名称：第一章、半导体器件§1.3双极结型三极管二、本章节授课时间：第二周的周二1~2节授课学时：2学时三、本章节授课教师姓名：王霞职称：助教四、本章节教学目标和教学要求：1、掌握三极管的结构，三极管内部载流子的运动和电流分配关系。2、熟练掌握三极管的特性曲线和三极管的主要参数。五、教学重点、难点：1、三极管内部载流子的运动和电流分配关系；2、三极管的特性曲线。六、结合教学内容选择的主要教学方法和教学手段：教学方法：讲授法、讨论法、问题教学法、实例教学法教学手段：多媒体与黑板板书相结合七、布置的作业及复习思考题：P34-38：习题与思考题1-9、1-13、1-14、1-15八、选用教材和主要参考书：教材：《模拟电子技术基础简明教程》(第三版)，杨素行主编，北京：高等教育出版社，2006年5月第3版。主要参考书：[1]童诗白,华成英主编.模拟电子技术基础(第4版).北京：高等教育出版社,－10－2006.[2]罗桂娥主编.模拟电子技术基础(电类).长沙：中南大学出版社，2005.九、教学主要内容及教学安排：1.3双极结型三极管1.3.1三极管的结构1.3.2三极管中载流子的运动和电流分配关系三极管内部载流子的运动过程：1.发射－11－在发射结正偏电压作用下，发射区大量电子向基区发射。2.复合和扩散电子在基区中边扩散边复合，因基区掺杂浓度近少，被复合的电子很少，绝大部分扩散到集电极边缘。3.收集在集电极反偏压作用下，将扩散过来的电子收集到集电极，成为集电极电流的主要部分。同时形成反向饱和电流ICBO。1.3.3三极管的特性曲线1.输入特性常数CEuBEBufi2.输出特性常数BiCECufi(1)截止区：IB≤0的区域，IC≈0，发射结和集电结都反偏。(2)放大区：－12－发射结正偏、集电结反偏ΔIC=βΔIB(3)饱和区：发射结和集电结都正偏，UCE较小，IC基本不随IB而变化。当UCE=UBE时，为临界饱和；当UCEUBE时过饱和。3.晶体管工作在三种不同工作区外部的条件和特点工作状态NPN型PNP型特点截止状态E结、C结均反偏VB＜VE、VB＜VCE结、C结均反偏VB＞VE、VB＞VCIC≈0放大状态E结正偏、C结均反偏VC＞VB＞VEE结正偏、C结均反偏VC＜VB＜VEIC≈βIB饱和状态E结、C结均正偏VB＞VE、VB＞VCE结、C结均正偏VB＜VE、VB＜VCVCE＝VCES1.3.4三极管的主要参数1.电流放大系数2.反向饱和电流3.极限参数【教学方法】1，利用PPt的图形显示的优点，充分利用图解说明三极管内部载流子的运动和电流分配关系。2，一定要把物理概念说清楚。3，利用外因通过内因起作用的辩证法，说明三极管的工作原理。分析问题时，突出三极管的内部制造工艺特点，在外部发射结正偏和集电结反偏电压的共同作用下三极管内部载流子的运动和电流分配关系，进而决定三个电极的电路电流。【课堂小结】本节讲解了三极管的结构，三极管内部载流子的运动和电流分配关系和三极管的特性曲线和三极管的主要参数。这节课所讲内容是有源半导体器件的核心。【课堂讨论】用两个普通二极管背靠背连接起来，构成一个所谓的三极管，这个三极管能实现放大吗？为什么？－13－云南民族大学教案一、讲授章节名称：第二章、放大电路的基本原理和分析方法§2.1放大的概念§2.2放大电路的主要技术指标§2.3单管共射极放大电路二、本章节授课时间：第二周的周四1~2节授课学时：2学时三、本章节授课教师姓名：王霞职称：助教四、本章节教学目标和教学要求：1、掌握放大的基本概念；放大电路主要技术指标的含义。2、熟练掌握单管共射极放大电路的组成和工作原理。五、教学重点、难点：1、放大的基本概念；2、单管共射极放大电路的组成和工作原理。六、结合教学内容选择的主要教学方法和教学手段：教学方法：讲授法、讨论法、问题教学法、实例教学法教学手段：多媒体与黑板板书相结合七、布置的作业及复习思考题：P101-111：习题与思考题2-1、2-3、2-4八、选用教材和主要参考书：教材：《模拟电子技术基础简明教程》(第三版)，杨素行主编，北京：高等教育出版社，2006年5月第3版。－14－主要参考书：[1]童诗白,华成英主编.模拟电子技术基础(第4版).北京：高等教育出版社,2006.[2]罗桂娥主编.模拟电子技术基础(电类).长沙：中南大学出版社，2005.九、教学主要内容及教学安排：2.1放大的概念放大的本质:是实现能量的控制。放大作用:是小能量对大能量的控制作用。放大的对象:是变化量。放大电路的核心元件:是双极型三极管和场效应管。2.2放大电