电子技术-电子教案

教案系（部）教师姓名课程名称授课班级总时数本学期时数授课日期9月8日授课时数2授课形式讲授授课章节名称第十章半导体二极管及其应用§10-1半导体及PN结§10-2半导体二极管(1)教学目的1.掌握半导体的导电特性；2.掌握PN结的单向导电性；3.掌握二极管的伏安特性。教学重点、难点1.半导体的导电特性；2.PN结的单向导电性；3.二极管的伏安特性；更新、补充、删节内容无课外作业复习本次课的内容课后体会这部分内容属模拟电子技术的基础知识，务必使学生们掌握PN结的单向导电特性，为学习二极管及三极管的有关知识打下基础。授课主要内容或纲要使用教具、挂图或其他教学手段时间分配课程介绍：考试科目，3(1-14)＝42；基础：电路分析学习本课程的要求：上课听懂，课后及时复习巩固，认真完成作业第十章半导体二极管及其应用§10.1半导体及PN结一、半导体的导电特性1.据导电能力强弱分：导体、半导体、绝缘体；2.单晶体：又称本征半导体，常见材料有硅(Si)、锗(Ge)。【Remark】单晶体中几乎无载流子→常态下导电能力很差；【半导体的导电特性】(1)导电性：自由电子和空穴两种载流子共同作用；(2)具有光敏、热敏和掺杂特性。3.掺杂半导体(1)电子型(N型)半导体：主要依靠自由电子导电；(2)空穴型(P型)半导体：主要依靠空穴导电；5分钟25分钟授课主要内容或纲要使用教具、挂图或其他教学手段时间分配(3)常见掺杂半导体：硅材料N、P型，锗材料N、P型；【Remark】掺杂半导体本身不带电。二、PN结1.形成过程浓度差→多子扩散→空间电荷区(N正，P负)↓内电场↙↘阻碍多子扩散促进少子漂移↘↙多子扩散与少子漂移达到动态平衡↓具有一定厚度的稳定的空间电荷区（PN结）【总结】由离子薄层形成的空间电荷区称为PN结。扩散运动：由载流子浓度差引起的多数载流子的运动；漂移运动：由内电场作用引起的少数载流子的运动2.PN的导电性——具有单向导电性PN结加正向电压(P+N—，正向偏置)：呈低阻导通；PN结加反向电压(N+P—，反向偏置)：呈高阻截止。§10.2半导体二极管一、结构和分类1.构成：PN结，具有单向导电性2.文字符号，电路符号3.分类据制造工艺：点接触型、合金面结合型、平面扩散型；据材料：硅、锗和砷化镓二极管等；二、半导体二极管的伏安特性1.正向特性(1)死区：正向电压很小，正向电流几乎为零；(2)导通：正向电压大于死区电压，正向电阻变很小，正向电流迅速增加，正向压降基本稳定；2.反向特性(1)反向截止：反向电压较小，反向电流很小；(2)反向击穿：反向电压超过反向击穿电压，反向电流迅速增大，二极管失去单向导电性；【温度对特性的影响】温度升高，正向特性曲线将左移，反向特性曲线将下移布置作业补充分类:据用途：整流二极管、稳压二极管、发光二极管等；据功率：大功率、中功率和小功率二极管。图10-6硅二极管的伏安特性曲线20分钟10分钟10分钟15分钟5分钟授课日期9月10日授课时数2授课形式讲授授课章节名称§10-2半导体二极管(2)§10-3二极管的应用(1)教学目的1.掌握二极管的两种基本等效电路；2.熟悉二极管的主要参数；3.掌握二极管极性的测试方法；4.掌握单相半波整流工作原理及电压、电流的计算。教学重点、难点重点：1.二极管两种基本等效电路；2.二极管极性的测试方法；3.单相半波整流工作原理。难点：单相半波整流工作原理更新、补充、删节内容无课外作业复习本次课的内容，课本146页习题10-6课后体会二极管的伏安特性非常重要，掌握其伏安特性及两种基本等效电路是理解学习二极管应用的基础，应使学生们牢固掌握这些知识。授课主要内容或纲要使用教具、挂图或其他教学手段时间分配复习提问续上次课【二极管的等效电路】1.理想模型：正向偏置，管压降为零，电阻为零，反向偏置，反向电流为零，电阻无穷大，即受正向电压相当于短路，受反向电压相当于断路；三、半导体二极管的型号和主要参数【型号】见附录三【主要参数】(1)最大整流电流OMI：允许长期通过的最大正向平均电流；；(2)最高反向工作电压RWMU：允许施加的反向电压最大值；【Remark】(1)温度升高，OMI减小;(2)RWMU约为击穿电压的一半。四、半导体二极管的简单测试(极性的判断)【模拟万用表操作】置于100R档或kR1档；若读数小，则导通，负(黑)接阳，正(红)接阴；若读数为几百千欧以上，则截止，负接阴，正接阳；【数字万用表操作】拨至二极管测试档，红V，黑COM补充恒压降模型2.恒压降模型：正向偏置，电压小于导通压降，电流为零，大于导通压降，则钳位于导通压降不变，反向偏置，反向电流为零，电阻无穷大。补充：(3)最大反向电流：未发生击穿时的反向电流；(4)最高工作频率：正常工作时的上限频率值。5分钟15分钟10分钟20分钟授课主要内容或纲要使用教具、挂图或其他教学手段时间分配若显示0.55-0.70V(硅)或0.15-0.3V(锗)，则导通，红接阳，黑接阴；若显示溢出符号“1”，则截止，红接阴，黑接阳；§10.3半导体二极管的应用一、单相半波整流【工作原理】利用二极管的单向导电，将交流电变成直流电。(1)2u正半周，VD正向偏置，导通，忽略管压降，2uuO；(2)2u负半周，VD反向偏置，截止，忽略反向电流，0Ou，2uuVD。【结论】(1)2u交替变化，0u及Oi方向不变；(2)二极管的导通角(处于导通状态的电角度)为；(3)0u为半波脉动直流电，224502U.UUO；(4)通过二极管的正向平均电流LOFRU.II2(AV)450(5)二极管承受的最大反向电压22UURM。【Remark】选用整流二极管时应特别注意最大整流电流和最高反向工作电压【常见故障】二极管因过流或过压而烧毁或击穿，呈现短路或断路(1)若短路，失去整流作用；若断路，整流输出电压为零；(2)若极性接反，输出直流电极性也随之对换。【优缺点】优：电路结构简单；缺：输出电压低，脉动程度大，整流效率低【适用场合】对输出直流电脉动程度要求不高的小功率整流【例10-1】布置作业图10-8单相半波整流电路图35分钟5分钟授课日期9月17日授课时数2授课形式讲授授课章节名称§10-3二极管的应用(2)教学目的1.掌握单相全波、单相桥式及三相桥式整流原理2.掌握整流输出电压、电流等的计算教学重点、难点1.单相全波、单相桥式及三相桥式整流原理2.整流输出电压、电流等的计算更新、补充、删节内容无课外作业课本146页习题10-7，10-8，10-9，10-12，10-13课后体会通过各种整流电路的工作原理，进一步体会二极管的单向导电性。授课主要内容或纲要使用教具、挂图或其他教学手段时间分配复习提问讲授新课二、单相全波整流【工作原理】(1)t0，VD1导通，VD2截止，电流方向X→VD1→RL→Z；(2)2t，VD1截止，VD2导通，电流方向Y→VD2→RL→Z。【结论】(1)两VD交替导通，各VD导通角为；(2)229022U.UUO，LORU.I290(3)OFI.I50(AV)；(4)222UURM。【常见故障】(1)若一个VD断路，变为单相半波整流电路；(2)若一个VD短路或极性接反，则变压器副边短路，短路电流会烧坏二极管和变压器；【优缺点】(1)优点；(2)缺点【适用场合】输出功率较大且对波形的脉动程度要求较高【例10-2】三、单相桥式整流【单相桥式整流电路的几种画法】【二极管的连接原则】(1)异极性端相连的两顶点接电源；(2)同极性端相连的两顶点接负载；图10-10单相全波整流电路图10-12单相桥式整流电路5分钟25分钟25分钟授课主要内容或纲要使用教具、挂图或其他教学手段时间分配【工作原理】(1)t0，VD1和VD3导通，VD2和VD4截止，电流方向X→VD1→A→RL→B→VD3→Y，31VDVDOiii；(2)2t，VD1和VD3截止，VD2和VD4导通，电流方向Y→VD2→A→RL→B→VD4→X，42VDVDOiii。【结论】(1)VD1、VD3和VD2、VD4两两交替导通，各VD的导通角均为；(2)229022U.UUO，LORU.I290(3)OFI.I50(AV)(4)22UURM。【常见故障】(1)若一个VD断路，变为单相半波整流电路；(2)若一个VD短路或极性接反，或者把接负载的两端误接到交流电源上，都将引起副边短路，烧坏二极管及变压器；【优缺点】(1)优点；(2)缺点；四、三相桥式整流【预备知识】1.共阴极的若干个VD，阳极电位最高VD的优先导通；2.共阳极的若干个VD，阴极电位最低的VD优先导通。【工作原理】将一周期分为六个小部分，在这六个区间中VD1、VD5，VD1、VD6，VD2、VD6，VD2、VD4，VD3、VD4，VD3、VD5分别轮流导通。【结论】(1)整个周期中各VD轮流导通，导通角均为32；(2)2234263U.UUO，LORU.I2342(3)3(AV)OFII(4)OORMU.UU.UU0513452622布置作业图10-14阴极连接在一起的二极管组图10-15三相桥式整流电路30分钟5分钟授课日期9月22日授课时数2授课形式讲授授课章节名称§10-3二极管的应用(3)§10-4滤波电路§10-5稳压二极管及其应用(1)教学目的1.熟悉限幅电路、门电路及续流保护电路工作原理2.熟悉电容、电感滤波电路的工作原理3.掌握稳压二极管的伏安特性教学重点、难点1.限幅电路、门电路及续流保护电路工作原理2.电容、电感滤波电路的工作原理3.稳压二极管的伏安特性更新、补充、删节内容无课外作业课本147页习题10-14，10-18课后体会稳压二极管是一种应用极为广泛的特殊二极管，它起稳压作用时是工作在反向击穿区的，这一点是和整流二极管不同的，应使学生在比较中掌握这一知识点。授课主要内容或纲要使用教具、挂图或其他教学手段时间分配复习提问续上次课【优缺点】(1)优点；(2)缺点；【适用场合】大功率、高电压整流设备五、限幅电路(削波电路)【作用】将输出信号的幅度限制在某一数值范围内【工作原理】(1)阳极电位大于阴极电位时，导通，输出近似等于阴极电位；(2)阳极电位小于阴极电位时，截止，输出近似等于输入电压；六、门电路【与门】只有每个输入端都为高电位时，输出端才为高电位【或门】几个输入中，有一个为高电位，输出就为高电位七、续流保护电路【原理】二极管为线圈提供放电回路，且限制线圈两端电压§10.4滤波电路【滤波电路】能滤除交流分量，保留直流分量的电路【组成】电容器，电感器图10-15三相桥式整流电路图10-17二极管限幅电路图10-18二极管与门电路图10-19二极管或门电路5分钟10分钟10分钟10分钟授课主要内容或纲要使用教具、挂图或其他教学手段时间分配1.电容滤波电路工作原理——RL与C并联，COuu，利用C充电快，放电慢来减小输出电压的脉动(1)滤波后，输出电压脉动减小，均值增大；C或RL越大，脉动越小，均值越大；(2)C的选取：电解电容；T~R)53(CL；【原理解释】RL与C并联，C越大阻直通交越明显【适用场合】负载电流较小且基本不变2.电感滤波电路工作原理——Oi变化时，L两端产生自感电动势，通过电能和磁能的转换，使负载电流及电压的脉动程度大为减小。(1)Oi连续，各VD导通角为；(2)输出电压的大小受负载电流的变化影响小；(3)L越大，滤波效果越好；【适用场合】大功率及负载电流变化较大的整流设备【原理解释】RL与L串联，L直流压降小，L值越大交流压降越大3。复式滤波电路【组成】既并联电容器又串联电感器【常见复式滤波器】型和型滤波器§10.5稳压二极管及其应用一、稳压二极管【伏安特性】(1)正向特性与整流二极管相同；(2)反向未击穿，反向电流很小，反向击穿电压一般较低，反向电流不超过某极限值，则可恢复单向导通性；(3)击穿去区，特性曲线很陡，电流变化量大，电压变化小，基本维持在