课题 1.1 半导体二极管 课型 新课授课班级授课时数 2 教学目标 1．熟识二极管的外形和符号。 2．掌握二极管的单向导电性。 3．理解二极管的伏安特性、理解二极管的主要参数。 教学重点 二极管的单向导电性。 教学难点 二极管的反向特性。 学情分析 教学效果 教后记
新课 A．引入 自然界中的物质，按导电能力的不同，可分为导体和绝缘体。人们又发现还有一类物质，它们的导电能力介于导体和绝缘体之间，那就是 半导体。 B．新授课 1.1半导体二极管 1.1.1什么是半导体 1．半导体：导电能力随着掺入杂质、输入电压（电流）、温度和光照条件的不同而发生很大变化，人们把这一类物质称为半导体。 2．载流子：半导体中存在的两种携带电荷参与导电的“粒子”。 （1）自由电子：带负电荷。 （2）空穴：带正电荷。 特性：在外电场的作用下，两种载流子都可以做定向移动，形成电流。 3．N型半导体：主要靠电子导电的半导体。 即：电子是多数载流子，空穴是少数载流子。 4．P型半导体：主要靠空穴导电的半导体。 即：空穴是多数载流子，电子是少数载流子。 1.1.2PN结 1．PN结：经过特殊的工艺加工，将P型半导体和N型半导体紧密地结合在一起，则在两种半导体的交界面就会出现一个特殊的接触面，称为PN结。 2．实验演示 （1）实验电路 （2）现象 所加电压的方向不同，电流表指针偏转幅度不同。 （3）结论 PN结加正向电压时导通，加反向电压时截止，这种特性称为PN结的单向导电性。 3．反向击穿：PN结两端外加的反向电压增加到一定值时，反向电流急剧增大，称为PN结的反向击穿。 4．热击穿：若反向电流增大并超过允许值，会使PN结烧坏，称为热击穿。 5．结电容（讲解） （引入实验电路，观察现象）
1半导体二极管及其 应用
模拟电子技术 电子技术：研究电子器件、电子电路及其应用的科学技术。 第一代电子器件 电真空器件：电子管和离子管 电子管的结构和工作原理 A ：有密封的管壳，内部抽到高真空。 B ：在热阴极电子管中，有个阴极。 C：阴极由灯丝加热，使温度升高发射出电子 D：电子受外加电场和磁场的作用下在真空中运动形成电子管中的电流。 电子管的主要特点电子管 A 体积大重量重耗电大寿命短 B 目前在一些大功率发射装置中使用 离子管 A：与电子管类似，也抽成真空管。 B：管子中的电流，除了电子外也有正离子。 第二代电子器件----晶体管
晶体管是用半导体材料制成的，也称为半导体器件（semiconductor device）or 固体器件（solid-state device）。 晶体管的主要特点 A体积小、重量轻 B寿命长、功耗低 C 受温度变化影响大 D过载能力较差。 E 加电压不能过高 2. 电子电路 电子器件与电阻、电感、电容、变压器、开关等元件适当连接起来所组成的电路。 电子电路的主要特点 控制方便工作灵敏响应速度快。 电子电路与普通电路的主要区别 1 电子电路包含电子器件 2.电子器件的特性往往是非线性的 3．电子电路必须采用非线性电路的分析方法分析
电子电路：分立电路集成电路 分立电路-----由各种单个的电子器件和元件构成的电路 主要特点 1 把许多元件和器件焊接在印刷电路板上 2焊点多，容易造成虚焊。 3体积大功耗大可靠性低 集成电路----（IC-integrated circuit）-----把许多晶体管与电阻等元件制作在同一块硅片上的电路 集成电路的主要特点 1 体积小重量轻 2 功耗小 3 可靠性高 4 寿命长 世界上第一块集成电路在1959年美国的德州仪器公司和西屋电气公司诞生，电路上仅集成了四只晶体管。
授课计划 授课时数： 2 授课教师：赵启学授课时间： 课题：半导体二极管 教学目的： 1、理解PN结及其单向导电性 2、了解半导体二极管的构成与类型 教学重点：1、PN结及其单向导电性2、二极管结的构成 教学难点：PN结及其单向导电性 教学类型：理论课 教学方法：讲授法、启发式教学 教学过程： 引入新课： 模拟电子技术基础是一门入门性质的技术基础课，没有哪一门课程像电子技术的发展可以用飞速发展，日新月异。从1947年，贝尔实验室制成第一只晶体管；1958年，集成电路；1969年，大规模集成电路；1975年，超大规模集成电路，一开始集成电路有4只晶体管，1997年，一片集成电路有40亿个晶体管。不管怎么变化，但是万变不离其宗，这门课我们所讲的就是这个“宗”。（10分钟） 讲授新课： 一：PN结（30分钟） 1、什么是半导体，什么是本证半导体？（10分钟） 半导体：导电性介于导体和绝缘体之间的物质 本征半导体：纯净（无杂质）的晶体结构（稳定结构）的半导体，所有半导体器件的基本材料。常见的四价元素硅和锗。
2、杂质半导体（20分钟） N型半导体：在本征半导体中参入微量5价元素，使自由电子浓度增大，成为多数载流子（多子），空穴成为少数载流子（少子）。如图（a） P型半导体：在本证半导体中参入微量3价元素，使空穴浓度增大，成为多子，电子成为少子，以空穴导电为主的杂志半导体称为P型半导体。如图（b） 3、PN结 P型与N型半导体之间交界面形成的薄层为PN结。 二：PN结的单项导电性（20分钟） PN结加正向电压时，可以有较大的正向扩散电流，即呈现低电阻，我们称PN 结导通；PN结加反向电压时，只有很小的反向漂移电流，呈现高电阻，我们称PN 结截止。这就是PN结的单向导电性。 1、正偏 加正向电压（正偏）——电源正极接P区，负极接N区 外电场的方向与内电场方向相反。 外电场削弱内电场→耗尽层变窄→扩散运动>>漂移运动→多子扩散形成正向电流（与外电场方向一致）I F
《电子技术基础》第一章半导体二极管试卷 一、单项选择题 1.测量二极管(小功率)的管脚极性时,万用表的电阻档应选( )。(2 分) A.R×1 B.R×10 C.R×100或R×1k D.R×10k 2.测量二极管反向电阻时,若用两手将两管脚捏紧,其电阻值会( )。(2 分) A.变大 B.先变大后变小 C.变小 D.不变 3.二极管正反向电阻相差( )。(2 分) A.越小越好 B.越大越好 C.无差别最好 D.无要求 4.用万用表R×100Ω挡来测试二极管,其中( )说明管子是好的。(2 分) A.正、反向电阻都为零 B.正、反向电阻都为无穷大 C.正向电阻为几百欧,反向电阻为几百千欧 D.反向电阻为几百欧,正向电阻为几百欧 5.变容二极管工作时,应加( )。(2 分) A.反向电压 B.正向电压 C.正向电压或反向电压 6.把电动势为1.5V的干电池的正极直接接到一个硅二极管的正极,负极直接接到硅二极管的负极,则该管( )。(2 分) A.基本正常 B.击穿 C.烧坏 D.电流为零 7.在电路中测得某二极管正负极电位分别为3V与10V,判断二极管应是( )。(2 分) A.正偏 B.反偏 C.零偏
8.2AP9表示( )。(2 分) A.N型材料整流管 B.N型材料稳压管 C.N型材料普通管 D.N型材料开关管 9.变容二极管常用在( )电路中。(2 分) A.高频 B.低频 C.直流 10.用于整流的二极管型号是( )。(2 分) A.2AP9 B.2CW14C C.2CZ52B D.2CK84A 二、判断题 11.( )发光二极管可以接收可见光线。(2 分) 12.( ) 二极管加反向电压时一定截止。(2 分) 13.( )当反向电压小于反向击穿电压时,二极管的反向电流很小;当反向电压大于反向击穿电压后,其反向电流迅速增加。(2 分) 14.( )PN结正向偏置时电阻小,反向偏置时电阻大。(2 分) 15.( )有两个电极的元件都叫二极管。(2 分) 16.( )二极管具有单向导电性。(2 分) 17.( )光电二极管可以将光信号转化成为电信号。(2 分) 18.( )PN结是一种特殊的物质,一般情况下不能导电。(2 分) 19.( )二极管是线性元件。(2 分) 20.( )二极管加正向电压时一定导通。(2 分) 三、填空题 21. 硅二极管的死区电压为V，锗二极管的为V；导通管压降，硅管为V，锗管为V。(4 分) 22.PN结正偏时，P区接电源的极，N区接电源的极；PN结反偏时，P区接电 源的极，N区接电源的极。(4 分)
《模拟电子技术基础》教案 1、本课程教学目的： 本课程是电气信息类专业的主要技术基础课。其目的与任务是使学生掌握常用半导体器件和典型集成运放的特性与参数，掌握基本放大、负反馈放大、集成运放应用等低频电子线路的组成、工作原理、性能特点、基本分析方法和工程计算方法；使学生具有一定的实践技能和应用能力；培养学生分析问题和解决问题的能力，为后续课程和深入学习这方面的内容打好基础。 2、本课程教学要求： 1．掌握半导体器件的工作原理、外部特性、主要参数、等效电路、分析方法及应用原理。 2．掌握共射、共集、共基、差分、电流源、互补输出级六种基本电路的组成、工作原理、特点及分析，熟悉改进放大电路，理解多级放大电路的耦合方式及分析方法，理解场效应管放大电路的工作原理及分析方法，理解放大电路的频率特性概念及分析。 3．掌握反馈的基本概念和反馈类型的判断方法，理解负反馈对放大电路性能的影响，熟练掌握深度负反馈条件下闭环增益的近似估算，了解负反馈放大电路产生自激振荡的条件及其消除原则。 4．了解集成运算放大器的组成和典型电路，理解理想运放的概念，熟练掌握集成运放的线性和非线性应用原理及典型电路；掌握一般直流电源的组成，理解整流、滤波、稳压的工作原理，了解电路主要指标的估算。 3、使用的教材： 杨栓科编，《模拟电子技术基础》，高教出版社 主要参考书目： 康华光编，《电子技术基础》（模拟部分）第四版，高教出版社 童诗白编，《模拟电子技术基础》，高等教育出版社， 张凤言编，《电子电路基础》第二版，高教出版社， 谢嘉奎编，《电子线路》（线性部分）第四版，高教出版社，
陈大钦编，《模拟电子技术基础问答、例题、试题》，华中理工大学出版社，唐竞新编，《模拟电子技术基础解题指南》，清华大学出版社， 孙肖子编，《电子线路辅导》，西安电子科技大学出版社， 谢自美编，《电子线路设计、实验、测试》（二），华中理工大学出版社， 绪论 本章的教学目标和要求： 要求学生了解放大电路的基本知识；要求了解放大电路的分类及主要性能指标。 本章总体教学内容和学时安排：（采用多媒体教学） §1－1 电子系统与信号0.5 §1－2 放大电路的基本知识0.5 本章重点： 放大电路的基本认识；放大电路的分类及主要性能指标。 本章教学方式：课堂讲授 本章课时安排： 1 本章的具体内容： 1节 介绍本课程目的，教学参考书，本课程的特点以及在学习中应该注意的事项和学习方法； 介绍放大电路的基本认识；放大电路的分类及主要性能指标。 重点: 放大电路的分类及主要性能指标。
课题：晶体二极管 教学目标： 知识目标：1、掌握晶体二极管的构成、符号 2、掌握晶体二极管的导电特性 3、分析使用二极管时的主要参数及伏安特性 能力目标：1、培养学生分析、探究问题的能力 2、培养学生灵活运用知识的能力 3、培养学生的动手和实践能力 情感目标：使学生在学习过程中，获得知识的同时进一步激发学生学习的动机和兴趣 教学重点：晶体二极管的构成、符号、导电特性及伏安特性的分析 教学难点：1、伏安特性分析。 2、几个参数的记忆及区分。 教学方法：启发、引导、观察、讨论、讲解、实验结合 课时安排： 2课时 （教学用具：多媒体课件，实验用器材） 教学过程： 新课导入：提出学习目标，复习提问导入新课 1、什么是半导体？常见的的半导体材料有哪几种？ 2、半导体根据内部载流子的不同分为哪几种？ 新课讲授： 一、二极管的结构和符号 （一）结构 在本征半导体上利用特殊工艺分别渗入硼元素和磷元素加工出P型半导体和N型半导体，在P型和N型半导体的结合部位形成一个特殊的结构，即PN结，PN结是构成各种半导体器件的基础。 在P区和N区两侧各接上电极引线，并将其封装在密封的壳体中，即构成半导体二极管，如图。接在P区的引线称为阳极（正极）用a表示，接在N区的引线称为阴极或负极，用k表示。 二极管的核心即是一个PN结。 （二）符号 电子技术中的元件在电路图中都是用符号来表示的，如电阻用什么符号表示？ 二极管的符号如下图： 图中三角箭头代表二极管正向导电时电流的方向。
（三）分类 1、二极管根据所用半导体材料不同分为锗管和硅管。 2、根据内部结构不同可分为点接触型和面接触型。点接触型主要用于高频小电流场合如：检波、混频、小电流整流。面接触型主要用于低频大电流场合如：大电流整流。 知识拓展 认识常见的几种二极管：小功率二极管、大功率二极管、贴片二极管、发光二极管等。 要求：学生课后利用网络查找更多形式的二极管。 二、二极管的导电特性 通过实验来探究学习二极管的导电特性，在做实验之前首先了解一下实验所用的元件 （一）认识元件 认识实验中使用的元件：电池、电阻、开关、二极管、指示灯。 （二）实验一 实验电路如下图：讲解电路构成。 请实验小组说明指示灯情况，说明了什么？ 结论：指示灯亮，说明二极管导通，称为导通状态。 二极管导通时，其阳极电位高于阴极电位，此时的外加电压称为正向电压，二极管处于正向偏置状态，简称“正偏”。 （三）实验二 实验电路如下图：讲解电路构成。 请实验小组说明指示灯情况，说明了什么？ 结论：灯泡不亮，说明二极管不导通，称为截止状态
第1章半导体二极管及其基本电路 自测题 判断下列说法是否正确，用“√”和“?”表示判断结果填入空内 1. 半导体中的空穴是带正电的离子。（?） 2. 温度升高后，本征半导体内自由电子和空穴数目都增多，且增量相等。（√） 3. 因为P型半导体的多子是空穴，所以它带正电。（?） 4. 在N型半导体中如果掺入足够量的三价元素，可将其改型为P型半导体。（√） 5. PN结的单向导电性只有在外加电压时才能体现出来。（√） 选择填空 1. N型半导体中多数载流子是 A ；P型半导体中多数载流子是B。 A．自由电子 B．空穴 2. N型半导体C；P型半导体C。 A．带正电 B．带负电 C．呈电中性 3. 在掺杂半导体中，多子的浓度主要取决于B，而少子的浓度则受 A 的影响很大。 A．温度 B．掺杂浓度 C．掺杂工艺 D．晶体缺陷 4. PN结中扩散电流方向是A；漂移电流方向是B。 A．从P区到N区 B．从N区到P区 5. 当PN结未加外部电压时，扩散电流C飘移电流。 A．大于 B．小于 C．等于 6. 当PN结外加正向电压时，扩散电流A漂移电流，耗尽层E；当PN结外加反向电压时，扩散电流B漂移电流，耗尽层D。 A．大于 B．小于 C．等于 D．变宽 E．变窄 F．不变 7. 二极管的正向电阻B，反向电阻A。 A．大 B．小 8. 当温度升高时，二极管的正向电压B，反向电流A。 A．增大 B．减小 C．基本不变 9. 稳压管的稳压区是其工作在C状态。 A．正向导通 B．反向截止 C．反向击穿有A、B、C三个二极管，测得它们的反向电流分别是2?A、0.5?A、5?A；在外加相同的正向电压时，电流分别为10mA、 30mA、15mA。比较而言，哪个管子的性能最好【解】：二极管在外加相同的正向电压下电流越大，其正向电阻越小；反向电流越小，其单向导电性越好。所以B管的性能最好。 题习题1 试求图所示各电路的输出电压值U O，设二极管的性能理想。
模拟电子技术复习资料总结 第一章半导体二极管 一.半导体的基础知识 1.半导体---导电能力介于导体和绝缘体之间的物质(如硅Si、锗Ge)。 2.特性---光敏、热敏和掺杂特性。 3.本征半导体----纯净的具有单晶体结构的半导体。 4.两种载流子----带有正、负电荷的可移动的空穴和电子统称为载流子。 5.杂质半导体----在本征半导体中掺入微量杂质形成的半导体。体现的是半导体的掺杂特性。*P型半导体:在本征半导体中掺入微量的三价元素（多子是空穴，少子是电子）。 *N型半导体: 在本征半导体中掺入微量的五价元素（多子是电子，少子是空穴）。 6.杂质半导体的特性 *载流子的浓度---多子浓度决定于杂质浓度，少子浓度与温度有关。 *体电阻---通常把杂质半导体自身的电阻称为体电阻。 *转型---通过改变掺杂浓度，一种杂质半导体可以改型为另外一种杂质半导体。 7. PN结 * PN结的接触电位差---硅材料约为0.6~0.8V，锗材料约为0.2~0.3V。 * PN结的单向导电性---正偏导通，反偏截止。 8. PN结的伏安特性 二. 半导体二极管 *单向导电性------正向导通，反向截止。 *二极管伏安特性----同ＰＮ结。 *正向导通压降------硅管0.6~0.7V，锗管0.2~0.3V。 *死区电压------硅管0.5V，锗管0.1V。 3.分析方法------将二极管断开，分析二极管两端电位的高低: 若V阳>V阴( 正偏)，二极管导通(短路); 若V阳 2) 等效电路法 直流等效电路法 *总的解题手段----将二极管断开，分析二极管两端电位的高低: 若V阳>V阴( 正偏)，二极管导通(短路); 若V阳 “模拟电子技术基础”课程教学大纲 课程名称：模拟电子技术基础 教材信息：《模拟电子电路及技术基础（第三版）》，孙肖子主编 主讲教师：孙肖子（西安电子科技大学电子工程学院副教授） 学时：64学时 一、课程的教学目标与任务 通过本课程教学使学生在已具备线性电路分析的基础上，进一步学习包含有源器件的线性电路和线性分析、计算方法。使学生掌握晶体二极管、稳压管、晶体三极管、场效应管和集成运放等非线性有源器件的工作原理、特性、主要参数及其基本应用电路，掌握各种放大器、比较器、稳压器等电路的组成原理、性能特点、基本分析方法和工程计算及应用技术，获得电子技术和线路方面的基本理论、基本知识和基本技能。培养学生分析问题和解决问题的能力，为以后深入学习电子技术其他相关领域中的内容，以及为电子技术在实际中的应用打下基础。 二、课程具体内容及基本要求 （一）、电子技术的发展与模电课的学习MAP图（2学时） 介绍模拟信号特点和模拟电路用途，电子技术发展简史，本课程主要教学内容，四种放大器模型的结构、特点、用途及增益、输入电阻、输出电阻等主要性能指标，频率特性和反馈的基本概念。 1.基本要求 （1）了解电子技术的发展，本课程主要教学内容，模拟信号特点和模拟电路用途。 （2）熟悉放大器模型和主要性能指标。 （3）了解反馈基本概念和反馈分类。 （二）、集成运算放大器的线性应用基础（8学时） 主要介绍各种理想集成运算应用电路的分析、计算，包括同/反相比例放大、同/反相相加、相减、积/微分、V-I和I-V变换电路和有源滤波等电路的分析、计算，简单介绍集成运放的实际非理想特性对应用电路的影响及实践应用中器件选择的依据和方法。 1.基本要求 （1）了解集成运算放大器的符号、模型、理想运放条件和电压传输特性。 （2）熟悉在理想集成运放条件下，对电路引入深反馈对电路性能的影响，掌握“虚短”、“虚断”和“虚地”概念。 （3）掌握比例放大、相加、相减、积/微分、V-I和I-V变换电路的分析、计算。 （4）了解二阶有源RC低通、高通、带通、带阻和全通滤波器的传递函数、幅频特性及零极点分布，能正确判断电路的滤波特性。 （5）熟悉集成运算放大器的主要技术指标的含义，了解实际集成运放电路的非理想特性对实际应用的限制。 2.重点、难点 重点：各种集成运放应用电路的分析、计算和设计。 难点：有源滤波器的分析、计算和集成运放非理想特性对实际应用的影响，。 （三）、电压比较器、弛张振荡器及模拟开关（4学时） 主要介绍简单比较器、迟滞比较器和弛张振荡器的电路构成、特点、用途、传输特性及主要参数的分析、计算，简单介绍单片集成电压比较器和模拟开关的特点、主要参数和基本应用。 第1章半导体二极管及其应用 本章要点 ●半导体基础知识 ●PN结单向导电性 ●半导体二极管结构、符号、伏安特性及应用 ●特殊二极管 本章难点 ●半导体二极管伏安特性 ●半导体二极管应用 半导体器件是近代电子学的重要组成部分。只有掌握了半导体器件的结构、性能、工作原理和特点，才能正确地选择和合理使用半导体器件。半导体器件具有体积小、重量轻、功耗低、可靠性强等优点，在各个领域中得到了广泛的应用。半导体二极管和三极管是最常用的半导体器件，而PN结又是组成二极管和三极管及各种电子器件的基础。本章首先介绍有关半导体的基础知识，然后将重点介绍二极管的结构、工作原理、特性曲线、主要参数以及应用电路等，为后面各章的学习打下基础。 1.1 PN结 1.1.1 半导体基础知识 1. 半导体特性 自然界中的各种物质，按其导电能力划分为：导体、绝缘体、半导体。导电能力介于导体与绝缘体之间的，称之为半导体。导体如金、银、铜、铝等；绝缘体如橡胶、塑料、云母、陶瓷等；典型的半导体材料则有硅、锗、硒及某些金属氧化物、硫化物等，其中，用来制造半导体器件最多的材料是硅和锗。 半导体之所以用来制造半导体器件，并不在于其导电能力介于导体与绝缘体之间，而在于其独特的导电性能，主要表现在以下几个方面。 (1) 热敏性：导体的导电能力对温度反应灵敏，受温度影响大。当环境温度升高时，其导电能力增强，称为热敏性。利用热敏性可制成热敏元件。 (2) 光敏性：导体的导电能力随光照的不同而不同。当光照增强时，导电能力增强，称为光敏性。利用光敏性可制成光敏元件。 (3) 掺杂性：导体更为独特的导电性能体现在其导电能力受杂质影响极大，称为掺杂性。这里所说的“杂质”，是指某些特定的纯净的其他元素。在纯净半导体中，只要掺入极微量的杂质，导电能力就急剧增加。一个典型的数据是：如在纯净硅中，掺入百万分之 模拟电子技术答案 TYYGROUP system office room 【TYYUA16H-TYY-TYYYUA8Q8- 四川农业大学网络教育课程考试 模拟电子技术试卷 注意：答案直接填写在word试卷上，保存后再上传到机考平台，点交卷完成考试。 一、问答题（每题4分，共24分） 1、PN结是如何形成的？ 答：在 P 型半导体中有许多带正电荷的空穴和带负电荷的电离杂质.在电场的作用下,空穴是可以移动的,而电离杂质（离子）是固定不动的 .N 型半导体中有许多可动的负电子和固定的正离子.当P型和N型半导体接触时,在界面附近空穴从P型半导体向N型半导体扩散,电子从N型半导体向P型半导体扩散.空穴和电子相遇而复合, 载流子消失.因此在界面附近的结区中有一段距离缺少载流子,却有分布在空间的带电的固定离子,称为空间电荷区 .P 型半导体一边的空间电荷是负离子 ,N 型半导体一 边的空间电荷是正离子.正负离子在界面附近产生电场,这电场阻止载流子进一步扩 散 ,达到平衡. 在PN结上外加一电压 ,如果P型一边接正极 ,N型一边接负极,电流便从P 型一边流向N型一边,空穴和电子都向界面运动,使空间电荷区变窄,电流可以顺利通过.如果N型一边接外加电压的正极,P型一边接负极,则空穴和电子都向远离界面的方向运动,使空间电荷区变宽,电流不能流过.这就是PN结的单向导电性. PN结加反向电压时 ,空间电荷区变宽 ,区中电场增强.反向电压增大到一定 程度时,反向电流将突然增大.如果外电路不能限制电流,则电流会大到将PN结烧毁. 反向电流突然增大时的电压称击穿电压.基本的击穿机构有两种,即隧道击穿（也叫齐纳击穿）和雪崩击穿,前者击穿电压小于,有负的温度系数,后者击穿电压大于,有正的温度系数.PN结加反向电压时,空间电荷区中的正负电荷构成一个电容性的器件.它的电容量随外加电压改变. 2、二极管正、负极性的判断方法？ 答：(1)观察法 查看管壳上的符号标记,通常在二极管的外壳上标有二极管的符号,带有三角形箭头一端为正极、另一端为负极。对于点接触型玻璃外壳二极管,可透过玻璃看触针,金属触针的一头为正极。另外,在点接触型二极管的外壳上,通常标有色点(白色或红色),一般标有色点的一端即为正极。还有的二极管上标有色环,带色环的一端为负极。 (2)万用表检测法 将万用表置于“R×100Ω,”挡或“R×1kΩ,”挡,然后将万用表两表笔分别接到二极管的两端引脚上,测出一个结果后,对调两表笔,再测出一个结果。两次测量的结 电子技术基础(模拟篇) 第一章半导体二极管 一、单选题 1.当温度升高时，二极管正向特性和反向特性曲线分别（）。 A. 左移，下移 B. 右移，上移 C. 左移，上移 D. 右移，下移 2.在PN结外加正向电压时，扩散电流漂移电流，当PN结外加反向电压时，扩散电流漂移电流。 A. 小于，大于 B. 大于，小于 C. 大于，大于 D. 小于，小于 3.设二极管的端电压为U，则二极管的电流方程为（） A. U I e S B. T U U I e S C. )1 e( S － T U U I D. 1 e S － T U U I 4.下列符号中表示发光二极管的为（）。 5.稳压二极管工作于正常稳压状态时，其反向电流应满足( )。 A. I D = 0 B. I D < I Z且I D > I ZM C. I Z > I D > I ZM D. I Z < I D < I ZM 6.杂质半导体中（）的浓度对温度敏感。 A. 少子 B. 多子 C. 杂质离子 D. 空穴 7.从二极管伏安特性曲线可以看出，二极管两端压降大于（）时处于正偏导通状态。 A. 0 B. 死区电压 C. 反向击穿电压 D. 正向压降 8.杂质半导体中多数载流子的浓度主要取决于（）。 A. 温度 B. 掺杂工艺 C. 掺杂浓度 D. 晶体缺陷 9. PN结形成后，空间电荷区由（）构成。 A. 电子和空穴 B. 施主离子和受主离子 C. 施主离子和电子 D. 受主离子和空穴 10.硅管正偏导通时，其管压降约为（）。 A 0.1V B 0.2V C 0.5V D 0.7V 11.用模拟指针式万用表的电阻档测量二极管正向电阻，所测电阻是二极管的电阻，由于不 第1章半导体二极管及其基本电路 教学内容与要求 本章介绍了半导体基础知识、半导体二极管及其基本应用和几种特殊二极管。教学内容与教学要求如表所示。要求正确理解杂质半导体中载流子的形成、载流子的浓度与温度的关系以及PN结的形成过程。主要掌握半导体二极管在电路中的应用。 表第1章教学内容与要求 内容提要 1.2.1半导体的基础知识 1．本征半导体 高度提纯、结构完整的半导体单晶体叫做本征半导体。常用的半导体材料是硅(Si)和锗(Ge)。本征半导体中有两种载流子：自由电子和空穴。自由电子和空穴是成对出现的，称为电子空穴对，它们的浓度相等。 本征半导体的载流子浓度受温度的影响很大，随着温度的升高，载流子的浓度基本按指数规律增加。但本征半导体中载流子的浓度很低，导电能力仍然很差， 2．杂质半导体 (1)N型半导体本征半导体中，掺入微量的五价元素构成N型半导体，N型半导体中的多子是自由电子，少子是空穴。N型半导体呈电中性。 (2) P型半导体本征半导体中，掺入微量的三价元素构成P型半导体。P型半导体中的多子是空穴，少子是自由电子。P型半导体呈电中性。 在杂质半导体中，多子浓度主要取决于掺入杂质的浓度，掺入杂质越多，多子浓度就越大。而少子由本征激发产生，其浓度主要取决于温度，温度越高，少子浓度越大。 1.2.2 PN结及其特性 1．PN 结的形成 在一块本征半导体上，通过一定的工艺使其一边形成N 型半导体，另一边形成P 型半导体，在P 型区和N 型区的交界处就会形成一个极薄的空间电荷层，称为PN 结。PN 结是构成其它半导体器件的基础。 2．PN 结的单向导电性 PN 结具有单向导电性。外加正向电压时，电阻很小，正向电流是多子的扩散电流，数值很大，PN 结导通；外加反向电压时，电阻很大，反向电流是少子的漂移电流，数值很小，PN 结几乎截止。 3. PN 结的伏安特性 PN 结的伏安特性： )1(T S -=U U e I I 式中，U 的参考方向为P 区正，N 区负，I 的参考方向为从P 区指向N 区；I S 在数值上等于反向饱和电流；U T =KT /q ，为温度电压当量，在常温下，U T ≈26mV 。 (1) 正向特性 0>U 的部分称为正向特性，如满足U ??U T ，则T S U U e I I ≈，PN 结的正向电流I 随正向电压U 按指数规律变化。 (2) 反向特性 0>，则S I I -≈，反向电流与反向电 压的大小基本无关。 (3) 击穿特性 当加到PN 结上的反向电压超过一定数值后，反向电流急剧增加，这种现象称为PN 结反向击穿，击穿按机理分为齐纳击穿和雪崩击穿两种情况。 4. PN 结的电容效应 PN 结的结电容C J 由势垒电容C B 和扩散电容C D 组成。C B 和C D 都很小，只有在信号频率较高时才考虑结电容的作用。当PN 结正向偏置时，扩散电容C D 起主要作用，当PN 结反向偏置时，势垒电容C B 起主要作用。 1.2.3 半导体二极管 1. 半导体二极管的结构和类型 半导体二极管是由PN 结加上电极引线和管壳组成。 二极管种类很多，按材料来分，有硅管和锗管两种；按结构形式来分，有点接触型、面接触型和硅平面型几种。 2. 半导体二极管的伏安特性 半导体二极管的伏安特性是指二极管两端的电压u D 和流过二极管的电流i D 之间的关系。它的伏安特性与PN 结的伏安特性基本相同，但又有一定的差别。在近似分析时，可采用PN 结的伏安特性来描述二极管的伏安特性。 3. 温度对二极管伏安特性的影响 温度升高时，二极管的正向特性曲线将左移，温度每升高1o C ，PN 结的正向压降约减小（2~）mV 。 二极管的反向特性曲线随温度的升高将向下移动。当温度每升高10 o C 左右时，反向饱和电流将加倍。 4. 半导体二极管的主要参数 二极管的主要参数有：最大整流电流I F ；最高反向工作电压U R ；反向电流I R ；最高工作频率f M 等。由于制造工艺所限，即使同一型号的管子，参数也存在一定的分散性，因此手册上往往给出的是参数的上限值、下限值或范围。 5. 半导体二极管的模型 常用的二极管模型有以下几种： 半导体二极管及其应用 习题解答 Document number：NOCG-YUNOO-BUYTT-UU986-1986UT 第1章半导体二极管及其基本电路 教学内容与要求 本章介绍了半导体基础知识、半导体二极管及其基本应用和几种特殊二极管。教学内容与教学要求如表所示。要求正确理解杂质半导体中载流子的形成、载流子的浓度与温度的关系以及PN结的形成过程。主要掌握半导体二极管在电路中的应用。 表第1章教学内容与要求 内容提要 1.2.1半导体的基础知识 1．本征半导体 高度提纯、结构完整的半导体单晶体叫做本征半导体。常用的半导体材料是硅(Si)和锗(Ge)。本征半导体中有两种载流子：自由电子和空穴。自由电子和空穴是成对出现的，称为电子空穴对，它们的浓度相等。 本征半导体的载流子浓度受温度的影响很大，随着温度的升高，载流子的浓度基本按指数规律增加。但本征半导体中载流子的浓度很低，导电能力仍然很差， 2．杂质半导体 (1) N 型半导体 本征半导体中，掺入微量的五价元素构成N 型半导体，N 型半导体中的多子是自由电子，少子是空穴。N 型半导体呈电中性。 (2) P 型半导体 本征半导体中，掺入微量的三价元素构成P 型半导体。P 型半导体中的多子是空穴，少子是自由电子。P 型半导体呈电中性。 在杂质半导体中，多子浓度主要取决于掺入杂质的浓度，掺入杂质越多，多子浓度就越大。而少子由本征激发产生，其浓度主要取决于温度，温度越高，少子浓度越大。 1.2.2 PN 结及其特性 1．PN 结的形成 在一块本征半导体上，通过一定的工艺使其一边形成N 型半导体，另一边形成P 型半导体，在P 型区和N 型区的交界处就会形成一个极薄的空间电荷层，称为PN 结。PN 结是构成其它半导体器件的基础。 2．PN 结的单向导电性 PN 结具有单向导电性。外加正向电压时，电阻很小，正向电流是多子的扩散电流，数值很大，PN 结导通；外加反向电压时，电阻很大，反向电流是少子的漂移电流，数值很小，PN 结几乎截止。 3. PN 结的伏安特性 PN 结的伏安特性： )1(T S -=U U e I I 式中，U 的参考方向为P 区正，N 区负，I 的参考方向为从P 区指向N 区；I S 在数值上等于反向饱和电流；U T =KT /q ，为温度电压当量，在常温下，U T ≈26mV 。 《电子技术基础》题库 适用班级：2012级电钳3、4、5、6班 备注：本学期进行到第七章；第一、二、三章是重点内容，要求掌握；第四、八章没有涉及。一、填空题： 第一章半导体二极管 ○1、根据导电能力来衡量，自然界的物质可以分为导体，半导体和绝缘体三类。 Δ2、导电性能介于导体和绝缘体之间物质是半导体。 ○3、半导体具有热敏特性、光敏特性、参杂的特性。 Δ4、PN结正偏时，P区接电源的正极，N极接电源的负极。 ○5、PN结具有单向导电特性。 ○6、二极管的P区引出端叫正极或阳极，N区的引出端叫负极或阴极。 Δ7、按二极管所用的材料不同，可分为硅二极管和锗二极管两类； ○8、按二极管用途不同，可分为普通二极管、整流二极管、稳压二极管、开关二极管、发光二极管、光电二极管和变容二极管。 ★9、二极管的正向接法是二极管正极接电源的正极，负极接电源的负极；反响接法相反。 ○10、硅二极管导通时的正向管压降约0.7V ，锗二极管导通时的管压降约0.3V。 Δ11、使用二极管时，应考虑的主要参数是最大整流电流，最高反向电压和反向电流。★12、发光二极管将电信号转换为光信号。 ★13、变容二极管在高频收音机的自动频率控制电路中，通过改变其反向偏置电压来自动调节本机震荡频率。 ★14、所谓理想二极管，就是当其正偏时，结电阻为零。 第二章半导体三极管及其放大电路 ○15、三极管是电流控制元件。 ○16、三极管具有放大作用外部电压条件是发射结正偏，集电结反偏。 ★17、当温度升高时，晶体三极管集电极电流Ic变大，发射结压降变小。 Δ18、三极管处在放大区时，其集电结电压小于零，发射结电压大于零。★19、三极管的发射区杂质浓度很高，而基区很薄。 Δ20、三极管实现放大作用的内部条件是：发射区杂质浓度要远大于基区杂质浓度，同时基区厚度要很小. Δ21、工作在放大区的某三极管，如果当I B从12μA增大到22μA时，I C从1mA变为2mA，那么它的β约为100 。 ○22、三极管的三个工作区域分别是饱和区、放大区和截止区。 ★23、发射结﹍正向﹍偏置，集电结正向偏置，则三极管处于饱和状态。 ★24、为了消除乙类互补功率放大器输出波形的（交越）失真，而采用（甲乙类）类互补功率放大器。 ★25、OCL电路是（双）电源互补功率放大电路； ★26、OTL电路是（单）电源互补功率放大电路。 ★27、共集电极电路电压放大倍数（1），输入电阻（大），输出电阻（小），常用在输入级，输出级或缓冲级。 第三章集成运算放大器及其应用 ○28、差分放大电路输入端加上大小相等、极性相同的两个信号，称为共模信号。.Δ29、差分放大电路能够抑制零点漂移。 第1.2 课时 教学内容：1、半导体的基本知识 2、PN结的形成及特点，半导体二极管的结构、特性、参数、应用电路 教学目标： 知识目标：让学生了解半导体材料的基本结构及PN结的形成，掌握PN结的单向导电工作原理 技能目标：能运用常用公式解题。 情感目标：1. 养成良好的学习习惯 2. 教学重点： 树立坚强乐学的意识 从半导体材料的基本结构及PN结的形成入手，重点介绍PN结的单向导电工作原理、 教学难点：PN结的单向导电工作原理 教学准备：教学PPT。 教学过程： 引述导入：今天我们来学习交流电路。 板书课题：半导体的基本知识 新授内容： 1 半导体的基本知识 1.1 半导体材料 根据物体导电能力（电阻率）的不同，来划分导体、绝缘体和半导体。导电性能介于导体与绝缘体之间材料，我们称之为半导体。在电子器件中，常用的半导体材料有：元素半导体，如硅（Si）、锗（Ge）等；化合物半导体，如砷化傢（GaAS等；以及掺杂或制成其它化合物半导体材料，如硼（B）、磷（卩）、锢（In ）和锑（Sb）等。其中硅是最常用的一种半导体材料。 半导体有以下特点： 1 ．半导体的导电能力介于导体与绝缘体之间 2 ．半导体受外界光和热的刺激时，其导电能力将会有显着变化。 3．在纯净半导体中，加入微量的杂质，其导电能力会急剧增强。 1.2 杂质半导体 在本征半导体中掺入某些微量元素作为杂质，可使半导体的导电性发生显着变化。掺入的杂质主要是三价或五价元素。掺入杂质的本征半导体称为杂质半导体。 N型半导体一一掺入五价杂质元素（如磷）的半导体。 P型半导体一一掺入三价杂质元素（如硼）的半导体。 在N型半导体中自由电子是多数载流子，在P型半导体中空穴是多数载流子? 2PN 结的形成及特性 2.1PN结的形成： 在P型半导体和N型半导体结合后，由于N型区内电子很多而空穴很少，而P型区内空穴很多电子很少，在它们的交界处就出现了电子和空穴的浓度差别。在P和N区交界面附近，形成了一个很薄的空间电荷区，就是所谓的PN结。 2.2PN结的单向导电性 当外加电压使PN结中P区的电位高于N区的电位，称为加正向电压，简称正偏；反之称为加反向电压，简称反偏。 PN结加正向电压时，呈现低电阻，具有较大的正向扩散电流； PN结加反向电压时，呈现高电阻，具有很小的反向漂移电流。 模拟电子技术二极管典型例题 【例求在1-1 】分析图所示电路的工作情况，图中I为电流源，I=2mA。设20℃时二极管的正向电压降 50℃时二极管的正向电压降。该电路有何用途？电路中为什么要使用电流源？ U D=660mV， 【相关知识】 二极管的伏安特性、温度特性，恒流源。 【解题思路】 推导二极管的正向电压降，说明影响正压降的因素及该电路的用途。 【解题过程】 该电路利用二极管的负温度系数，可以用于温度的测量。其温度系数–2mV/℃。 20℃时二极管的正向电压降 U D=660mV 50℃时二极管的正向电压降 U D=660 –（2′30）=600 mV 因为二极管的正向电压降U D是温度和正向电流的函数，所以应使用电流源以稳定电流，使二极管 的正向电压降U D仅仅是温度一个变量的函数。 【例 1-2 】电路如图 (a) 所示，已知，二极管导通电压。试画出u I与 u O的波形，并标出幅值。 图 (a) 【相关知识】 二极管的伏安特性及其工作状态的判定。 【解题思路】 首先根据电路中直流电源与交流信号的幅值关系判断二极管工作状态；当二极管的截止时，u O=u I； 当二极管的导通时，。 【解题过程】 由已知条件可知二极管的伏安特性如图所示，即开启电压U on和导通电压均为0.7V 。 由于二极管D1的阴极电位为＋3V，而输入动态电压u I作用于 D1的阳极，故只有当u I高于＋ 3.7V 时 D 1才导通，且一旦D1导通，其阳极电位为 3.7V ，输出电压u O=＋3.7V 。由于 D2的阳极电位为－3V， 而 u I作用于二极管D2的阴极，故只有当 u I低于－ 3.7V 时 D2才导通，且一旦 D2导通，其阴极电位即为 － 3.7V ，输出电压u O=－ 3.7V 。当 u I在－ 3.7V 到＋ 3.7V 之间时，两只管子均截止，故u O=u I。 u I和 u O的波形如图 (b) 所示。 图 (b) 第一章习题 1.1 如需将PN结二极管处于正向偏置，应如何确定外接电压的极性？答：如需将PN结二极管处于正向偏置，外接电压的极性应该是P区端接高电位，N区端接低电位。 1.2 PN结二极管的单向导电性是在什么外部条件下才能显示出来？答：在外部施加了正、反相电压且出现正相导通、反相截止时才能显示出来。 1.3 PN结两端存在内建电位差，若将PN结短路，问有无电流流过？答：二极管短路时没有电流。原因是ＰＮ结两端虽有电位差，但是在半导体和金属电极接触处，也有"接触电位差"，后者抵消了ＰＮ结两端的电位差。金属一半导体结和ＰＮ结不同：（１）没有单向导电性，（２）接触电位差和外加电压的极性及幅值无关。这种接触叫做"欧姆接触"。从另一种角度分析，如果有电流，金属导线就会发热，二极管就要冷却。作为一个热平衡的整体，要产生这种现象是不可能的。所以，二极管短路时Ｉ＝０。 1.4 比较硅、锗两种二极管的性能。在工程实践中，为什么硅二极管应用得较普遍？ 答：锗有32 、硅有14 个电子，最外围都有四个价电子。电子数量、层数越多，受热激发的后价电子脱离共价健束缚的可能性就越大，所以，硅半导体更稳定。 1.5 当输入直流电压波动或外接负载电阻变动时，稳压管稳压电路的输出电压能否保持稳定？若能稳定，这种稳定是否是绝对的？ 答：当输入直流电压波动或外接负载电阻变动时，稳压管稳压电路的输出电压能保持基本稳定，但是由于其反相击穿特性曲线并非完全垂直下降，所以这种稳定不是绝对的。 1.6 光电子器件为什么在电子技术中得到越来越广泛的应用？试列举一二例。 答：因为可以利用可见或不可见光进行信号指示、遥控、遥测。减少了导线的连接和一些干扰，带来了方便，比如电视机等家电的遥控器、指示灯等都是应用实例。 1.7 如何用万用表的“Ω”挡来辨别一只二极管的阳、阴两极？（提 一、填空题：（要求） 1、电子电路中常用的半导体器件有二极管、稳压管、双极型三极管和场效应等。制造这些器材的主要材料是半导体，例如和等。 半导体中中存在两种载流子：和。纯净的半导体称为，它的导电能力很差。掺有少量其他元素的半导体称为杂质半导体。杂质半导体分为两种：型半导体——多数载流子是； 型半导体——多数载流子是。当把P型半导体和N型半导体结合在一起时，在两者的交界处形成一个结，这是制造半导体器件的基础。 2、三极管的共射输出特性可以划分为三个区：区、区和区。为了对输入信号进行线形放大，避免产生严重的非线形性失真，应使三极管工作在区内。当三极管的静态工作点过分靠近 区时容易产生截止失真，当三极管的静态工作点靠近区时容易产生饱和失真。 3、半导体二极管就是利用一个加上外壳，引出两个电极而制成的。它的主要特点是具有性，在电路中可以起整流和检波等作用。半导体二极管工作在区时，即使流过管子的电流变化很大，管子两端的电压变化也很小，利用这种特性可以做成。 4、场效应管利用栅源之间电压的效应来控制漏极电流，是一种控制器件。场效应管分为型和型两大类。 5、多极放大电路常用的耦合方式有三种：耦合、耦合和耦合。 6、在本征半导体中加入价元素可形成N型半导体，加入价元素可形成P型半导体。 7、集成运放中常用的偏置电路有电流源、电流源和电流源等。 8、不同类型的反馈对放大电路产生的影响不同。正反馈使放大倍数；负反馈使放大倍数；但其他各项性能可以获得改善。直流负反馈的作用是，交流负反馈能够。 9、电压负反馈使输出保持稳定，因而了放大电路的输出电阻；而电流负反馈使输出 保持稳定，因而了输出电阻。串联负反馈了放大电路的输入电阻；并联负反馈则了输入电阻。在实际的负反馈放大电路中，有以下四种基本的反馈组态：式、式、式和式。 10、将一个RC低通电路与一个RC高通电路联在一起，可以组成带通滤波器；将一个RC低通电路与一个RC高通电路联在一起，可以组成带阻滤波器。 11、滤波电路的主要任务是尽量滤掉输出电路中的成分，同时，尽量保留其中的成分。滤波电路主要由电容、电感等储能元件组成。电容滤波适用于 电流，而电感滤波适用于电流。在实际工作中常常将二者结合起来，以便进一步降低成分。 12在三极管多级放大电路中，已知Av1=20、Av2=-10、Av3=1,每一级的负载电阻是第二级的输入电阻，则总的电压增益Av=( ); Av1是( )放大器，Av2是( ) 放大器，Av3是( )放大器。 13集成运算放大器在( )状态和( )条件下，得出两个重要结论他们是：( ) 和( ) 14单相桥式整流电路中，若输入电压V2=30,则输出电压Vo=( )V;若负载电阻R L=100Ω,整流二极管电流Id(av)=( )A。 二、选择题： 1、ＰＮ结外加正向电压时，扩散电流_______漂移电流，耗尽层_______。 2、图中D1-D3为理想二极管，A，B，C灯都相同，试问哪个灯最亮？“模拟电子技术基础”课程教学大纲
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