二极管及应用DOC.docx
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二极管及应用DOC
第一课时
课题：
半导体
课时：
1课时
知识目标：
1、了解自然界中物质的分类
2、理解价电子、载流子的定义
3、理解半导体中的两种载流子及特点
4、本征半导体的定义及特点
重点提示：
半导体中的两种载流子及特点
教学过程：
初中物理课中介绍，自然界中的物质根据导电的强弱，可分为导体和绝缘体，后来人们
发现另一类物质，它的导电能力介于导体和绝缘体之间，人们把这种物质称为半导体。
一、半导体
定义：
半导体：
导电能力介于导体和绝缘体之间的物质。
为什么各类物质导电能力不同，根本原因在于不同的物质其内部特性不同，物质内部运
载电荷的粒子一一载流子的多少是决定物质导电能力的一个重要因素。
这要从初中化学分子结构来说，物质是由分子组成，而分子又是由原子组成，原子是由带正电的原子核和核外带负电的电子组成，电子分层排列，内层的电子受原子核的引力较大，
最外层的电子受原子核的引力较小，称为价电子，所有电子都在围着原子核做高速旋转运动。
价电子：
受原子核束缚的核外电子。
金属导体中，原子核对价电子的束缚很弱，有大量的价电子摆脱原子核的束缚成为自由电子，在外电场作用下做定向移动形成电流，所以金属导电性能良好。
注意在金属导体中只有自由电子一种载流子，且运动方
向与电流方向相反。
载流子：
不受（摆脱）原子核束缚的核外价电子。
绝缘体中，原子核对价电子的束缚很强，价电子不容易摆脱原子核的束缚成为自由电子，所以导电能力很差。
在半导体中，目前常用的半导体材料是硅（Si）和锗
（Ge），
它们都是四价元素，用图1表示硅或锗的结构示意图。
二、半导体中的两种载流子
'自由电子又叫电子载流子（带负电）：
逆电场方向移动
”空穴又叫空穴载流子（带正电）：
顺电场方向移动
注意：
-T■--
电子空穴对：
受温度影响，温度越高，电子空穴对数目越多。
三、本征半导体
定义：
几乎不含任何杂质的纯净半导体。
特点：
电子数=空穴数
本征半导体中载流子数受温度影响。
练习：
1、半导体的定义2、半导体和金属导体导电性能的区别。
3、半导体中有两种载流子，即带正电的和负电的，在电场力作用
下，顺电场方向移动，逆电场方向移动。
温度升高，两种载流子的数目
将，并且变化数量（填“相同”或“不同”）。
第二课时
课题：
杂质半导体
课时：
1课时
总之，无论N型还是P型半导体，里面的多数载流子的数目与掺杂浓度有关，少数载
流子的数目与温度有关。
以后我们所说的半导体都指杂质半导体，所以我们给半导体定义为：
半导体：
它的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，这种物质称为半导体。
思考：
N型半导体和P型半导体各带什么电？
练习：
1、半导体即导电能力介于和之间，它的导电能力随
着和的变化而变化，因其内部导电粒子的特点，在
其接受光照后，其导电能力会。
2、在P型半导体中，自由电子的浓度空穴的浓度。
A、大于B、等于C、小于
3、在本征半导体中，电子与空穴数目，当在其中掺入五价元素后，形成半导
体，其载流子特点：
空穴，电子，所以又称为半导体。
4、半导体即导电能力介于和之间，它的导电能力随着和的
变化而变化，因其内部导电粒子的特点，在其接受光照后，其导电能力会。
第三课时
课题：
PN结
课时：
1课时
知识目标：
1、知道载流子的两种运动方式及特点
2、PN结的形成过程
重点提示：
扩散运动与漂移运动的动态平衡复习提问：
1、半导体的定义及分类
2、P型半导体和N型半导体内部载流子的特点
3、半导体中多子和少子和什么有关教学过程：
四、PN结
两种运动：
扩散运动：
指由浓度高的地方向浓度低的地方运动。
漂移运动：
指载流子在电场力作用下发生的定向运动。
自由电子逆电场方向运动
空穴顺电场方向运动
陀流差
耆度
由区恢
阻挡扩散逬行
作业：
复习PN结的形成过程
第四课时
课题：
PN结的单向导电性
课时：
1课时
知识目标：
1、PN结加正向电压导通，加反向电压截止
2、PN结特性：
单向导电性
重点提示：
PN结加正向电压时多子参与导电，加反向电压时少子导电教学过程：
五、PN结的单向导电性
1、PN结加正向电压（导通）
注意：
少子漂移形成的电流与正向电流方向相反，数量很小，可以忽略不计。
2、PN结加反向电压（截止）
PN綺反冋截
融电
注意：
反向电流是由少子漂移所形成的，所以受温度影响很大。
总结：
当PN结加正向电压时有较大的电流通过，正向电阻很小，PN结处于导通状态；PN
结加反向电压时只有很小的电流流过，或者粗略的认为没有电流通过，反向电阻很大，PN
结处于截止状态。
这就是PN结的重要特性-----单向导电性。
作业：
PN结的特性：
PN结加正向电压时，PN结变，电流较，正向导通电阻较，
PN结处于状态，正向导通电流是由载流子形成，受影响；
加反向电压时，PN结变，电流较，反向电阻较，PN结处
于状态，反向电流是由载流子形成，受影响，所以说PN
结具有性。
第五课时
课题：
半导体二极管
课时：
1课时
知识目标：
1、半导体二极管的结构和符号
2、二极管的特性：
单向导电性
3、二极管的特性曲线分为四个区：
正向导通区、死区、反向截止区和反向击穿区
4、硅二极管和锗二极管的死区电压和正向导通电压
重点提示：
二极管的特性曲线
复习提问：
PN结的特性
PN结加正向电压时多子运动，加反向电压时少子运动
教学过程：
六、半导体二极管（又叫晶体二极管，简称二极管）
1、半导体二极管的结构和符号
2、二极管的特性
二极管的核心部分是PN结，PN结具有单向导电性，所以二极管的特性也是单向导电性。
二极管的伏安特性：
指二极管两端的电压和流过二极管的电流之间的关系。
由二极管的伏安特性曲线可知：
二极管的电压与电流变化不呈线性关系，其内阻不是常数，所以二极管属于非线性器件。
注意：
不同材料制成的二极管的伏安特性有一定差别，但其形状基本相似。
3、二极管的分类
根据管芯结构的不同可分为：
点接触型，适合小电流状态使用
4、二极管的主要参数
（1）最大整流电流lF
指二极管长时间工作时允许通过的最大直流电流。
（2）最高反向工作电压VrM
指二极管正常使用时所允许加的最高反向电压。
课后作业：
一、填空：
1、二极管的核心部分是，具有性。
2、按材料不同，二极管分为和。
3、按管芯结构不同，二极管可分为、和三
种，其中，型适宜在小电流状态下使用，和适
宜在大电流场合中使用。
4、硅二极管的死区电压为，正向导通电压为;锗二极管的死区电
压为，正向导通电压为。
5、PN结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;若
反向电流未超过允许值，当反向电压撤除后，PN结仍能恢复，若反向
电流增大并超过允许值，会使PN结烧坏，称为。
6、二极管的伏安特性曲线可分为四个区，即：
、、
和;从其伏安特性曲线可以看出，二极管的电压和电流变化不呈线性关
系，其内阻不是，所以二极管属于器件。
7、二极管的主要参数有：
和。
8、温度升高时，二极管中反向电流将;本征半导体中载流子的数目将。
二、判断：
（）1、二极管加正向电压一定导通，加反向电压一定截止。
）2、理想二极管正向电压为0，正向电阻为0;反向电流为0,反向电阻8。
（）3、二极管击穿后一定损坏。
）4、二极管的正向电阻比反向电阻大。
三、如下图所示，电源电压U=6V，电阻阻值为R=25Q,二极管为硅材料制作，试求：
第六课时
课题：
半导体二极管
课时：
1课时
知识目标：
1、电压和电位的区别
2、根据电路图计算各点电位
3、根据电位确定二极管的状态
重点提示：
电压等于这两点之间的电位差
七、电位
定义：
电路中某点相对于参考点间的电压。
参考点选择：
①原则上是任意的
2对于单电源，一般选择电源的负极
3对于多个电源，一般选择电源的公共部分
4电路中只有一个参考点
例题1计算下图中
Va、Vb、VC的电位和电阻上的电压。
Tiov
f1
R1A立VD1R2lJcVD2$Z
结论：
电位是相对的，它的大小与参考点的选择有关；电压是绝对的，它的大小与参考点的选择无关。
八、电压
由上例得出结论：
所谓电压就是某两点之间的电位差，用公式表示为:
Vab=Va-Vb
计算下图中二极管两端的电压，并确定二极管的状态。
W访5V卫曲创5VD|>3V⑷忧护丫
课后练习1-5
1-5、判断下图中各二极管是导通还是截止？
试求出AO两点间的电压Vao（设二极管正向电
阻为0,反向电阻为g,，即二极管为理想二极管）分析思路：
①先假设所有二极管截止
2确定二极管正极和负极的电位V穿口V
3计算二极管两端的电压V=V._V_
a、若V>0,二极管导通；V<0,二极管截止
b、若所有电压都大于0，则电压大的先导通，再从头重新判断其余二极管。
活动：
让学生在黑板上做课后练习1-5，并指出错误。
作业：
整理课后练习1-5，写到作业本上。
第七课时
课题：
半导体二极管
课时：
1课时
知识目标：
1、三种电的名称及区别
2、正弦交流电中的三要素：
振幅、周期和频率、有效值
3、变压器的功能
重点提示：
振幅和有效值之间的关系
第二章二极管应用电路
一、补充内容
1直流电：
指大小和方向都不随时间变化的电压和电流。
交流电：
指大小和方向都随时间变化的电压和电流。
单向脉动电：
指大小随时间变化，但方向不变的电压和电流。
周期：
完成一次周期性变化所用的时间，叫做周期。
单位：
秒（s）
频率：
交流电在单位时间内（1s）完成周期性变化的次数，叫做频率。
单位：
赫兹（Hz）
1
T（二者互为倒数）
f
我国市电为220V,50Hz的交流电，习惯上称为“工频”
振幅：
正弦交流电的最大值Vm。
有效值：
最大值是有效值的2倍。
Vm=J2V2
3、变压器
2“2
聲侧饗侧初舉次级
变压器的功能：
①改变电压
②改变电流
3阻抗变换
4不能改变频率
第八课时
课题：
半导体二极管
课时：
1课时
知识目标：
1、单相半波整流电路电路图及工作原理
3、单相半波整流电路的缺点
重点提示：
各种计算公式
教学过程：
整流：
将交变电流变换成单向脉动电流的过程，实现这种功能的电路称为整流电路。
二、单相半波整流电路
1、电路图
2、工作原理
（1）0〜「时，V2>0,二极管VD承受正向电压而导通，电流流通路径为：
A—;VDrC—Rl>B,Vo=V2,VD=0;
（2〜t2时，v2<0,二极管VD承受反向电压而截止，电流i°=o,输出电压Vo=0,二
极管两端电压vd=v2；
（3）当电源电压进入到下一周期时，又重复上一过程。
3、波形图
AVQ
4、计算公式
（1）负载Rl上：
输出平均电压：
VO=0.45V2
输出平均电流：
IO=Vo
Rl
⑵二极管VD上：
平均电流：
IV=IO
最高反向电压：
Vrm=、.2V2
⑶选择二极管VD应满足：
最大整流电流：
lVM_lv
最高反向电压：
VRM_2V2
例题：
单相半波整流电路中，已知变压器二次电压为20V，负载为12KQ,试求:
（1）负载电压及电流
（2）流过二极管的电流及二极管承受的最高反向工作电压
思考：
半波整流电路存在什么缺点？
第九课时
课题：
半导体二极管
课时：
1课时
知识目标：
1、单相全波整流电路电路图及工作原理
3、单相全波整流电路的缺点
重点提示：
各种计算公式
复习上节课电路图及计算公式
二、单相全波整流电路
1、电路图
VI
+AH.
CC
I
%
2、工作原理
（1）
0〜「时，V2a>0，二极管VD1承受正向电压而导通，电流流通路
径为：
A—VD1—；c—；Rl—；O,Vo=V2a,VD1=0;V2b<0,二极
官Vd2承受反向电压而截止，电流i。
=iv1，输出电压V。
=V?
a，
VD2=-2V2a=2V2b；
（2）
t2时，V2b>0，二极管Vd2承受正向电压而导通，电流流通路
径为：
B》Vd2—；C—；Rl一；O,V。
=V2b，Vd2=0；V2a<0，
二极管VD1承受反向电压而截止，电流io=iV2，输出电压Vo=V2b,
，VD1=-2V2b=2V2a；
（3）
3、波形图
4、计算公式:
当电源电压进入到下一周期时，又重复上一过程。
（1）负载Rl上：
输出平均电压：
VO=0.9V2
输出平均电流：
IO=Vo-
Rl
1
⑵二极管VD上：
平均电流：
IV=IO
2
最高反向电压：
Vrm=2..、2V2
⑶选择二极管VD应满足：
最大整流电流：
lVM_lv
最高反向电压：
VRM_2公2
例题：
单相全波整流电路中，已知变压器二次电压为20V，负载为12KQ,试求:
（1）负载电压及电流
（2）流过二极管的电流及二极管承受的最高反向工作电压
思考：
全波整流电路存在什么缺点？
第十课时
课题：
半导体二极管
课时：
1课时
知识目标：
1、单相全波整流电路电路图及工作原理
3、单相全波整流电路的缺点
重点提示：
各种计算公式
教学过程：
三、单相桥式整流电路
1电路图
2、工作原理
（1）0〜.时，V2>0，二极管VD1、Vd3承受正向电压而导通，Vdi=Vd3=0,电流流通路径为：
ArVD1—•Q—RlrD—VD3―B;二极管VD2、
Vd4承受反向电压而截止，Vd2=Vd4=-V2,输出电压
Vo=V2。
（2）■〜t2时，V2<0，二极管Vd2、VD4承受正向电压
而导通，vD2=VD4=0,电流流通路径为：
BTVD2TCTRlT尸VD4TA；二极
官Vd1、Vd3承受反向电压而截止，Vdi=Vd3=V2,输出电压Vo=-V2。
（3）当电源电压进入到下一周期时，又重复上一过程。
3波形图
4计算公式：
（1）负载Rl上：
输出平均电压：
VO=0.9V2
输出平均电流：
IO=0
Rl
1
⑵二极管VD上：
平均电流：
IV=-IO
2
最高反向电压：
VM=
⑶选择二极管VD应满足：
最大整流电流：
lVM_lV
最高反向电压：
VRM_2V2
例题：
单相桥式整流电路中，已知变压器二次电压为20V，负载为12KQ,试求:
（1）负载电压及电流
（2）流过二极管的电流及二极管承受的最高反向工作电压
第11课时
课题：
补充电容器
课时：
1课时
知识目标：
1、电容器的结构和特性
2、电容量的单位及相互转换
3、电容器的充电和放电过程
重点提示：
电容器两端电压不能突变，而电流可以突变教学过程：
四、补充内容：
电容器与电容
1电容器：
被绝缘介质隔开的两个导体的总体。
绝缘介质称为电容器的介质，通常为木材，陶瓷等。
两个导体称为电容器的极板
2、基本特性：
储存电荷（如图）
当Ef时，Qf
若电容器两极板间的电压是U时，电容器任意极板所带电荷量是Q,则U与Q的比值叫做电容器的电容量，简称电容，用字母C表示，即：
Q:
一个极板上的电容量，单位是库仑，符号C
U:
两极板上的电压，单位伏特，符号V
C:
电容，单位是法拉，符号F
1F=106・F-1012pF
3、电容器的充电和放电
（1）充电（观察现象）
1
HL:
亮一；暗一；灭
2丄•：
大一变小一0
3已*：
0r变大rE（充电结束）
（2）放电（观察现象）
1HL：
亮r暗r灭
2丄':
大>变小>0
结论：
电容器两端电压不能突变，电流可以突变。
第12课时
课题：
半导体二极管
课时：
1课时
知识目标：
1、单相半波整流电容滤波电路电路图及工作原理
2、负载上电压、电流的计算，二极管中电流及最高反向工作电压的计算,选择二极管
3、单相半波整流电容滤波电路的缺点重点提示：
各种计算公式
教学过程：
五、单相半波整流电容滤波电路
•充=rvDC很短，几乎为o,
1电路图
2、工作原理
（1）0〜：
时，V>0且V2正向增大，Va>Vc,二极
管VD承受正向电压而导通，电流i2路径分两路：
电流io给负载Rl供电
.电流ic通过A—；VD》c—；B给电容C充电，并且充电时间
Vo=Vc=V2
（2）当t=「时，Vo=Vc=、2V2
（3）当t>「时，V2正向减小，Va（4）当t=t2时，Va=Vc=V°
（5）当t>t2时，VA>VC,二极管VD承受正向电压而导通，又重复以上过程。
3、计算公式
（1）负载Rl上：
输出平均电压：
有负载：
Vo=V2
空载：
Vo=1.4V2
输出平均电流：
有负载：
1°=^
Rl
空载：
I°=0
⑵二极管VD上：
平均电流：
IV=I°
最高反向电压：
VrM=2・、.2V2
⑶选择二极管VD应满足：
最大整流电流：
lVM_lv
最高反向电压：
VRM_2、公2
（4）选择电容应满足：
耐压VC_2、、2V2
T1
电容C_（3〜5）或C_（3〜5）-
2R2Rlf
注意：
T表示正弦交流电的周期，单位秒（s）
F表示正弦交流电的频率，单位赫兹（Hz）
C电容，单位法拉（F）
1F=10“=1012pF
练习：
单相半波整流电容滤波电路中，已知变压器二次电压为20V，负载为12KQ,试
求：
（1）负载电压及电流
（2）流过二极管的电流及二极管承受的最高反向工作电压
（3）选择二极管
（4）选择滤波电容
板书设计：
滤波电路：
滤除脉动直流电中的交流成分，保留直流成分的电路常用的滤波电路有：
电容滤波电路、电感滤波电路和复式滤波电路一、电容滤波电路
（一）单相半波整流电容滤波电路
1电路原理图（略）
2、工作原理及波形图
（1）0〜「•，二极管导通，v2给负载Rl供电，同时给电容C充电，充电时间很短。
（2）当t<时，v°=vc=、、2V2。
（3）当t>「时，二极管截止，电容C对负载Rl放电，并且放电时间很长。
（4）当t=t2时，Va=Vc=V。
（5）当t>t2时，二极管又导通，重复以上过程。
3、计算公式
（1）负载Rl上：
有负载：
Vo=V2，Io=V0
Rl
空载：
VO=1.4V2，Io=0
⑵二极管VD上:
|v=|o
VRM=22V2
⑶选择二极管VD应满足：
lVM_lv
VRM亠22V2
（4）选择电容应满足：
耐压VC_2、2V2
T1
电容C_（3〜5）或C_（3〜5）-
2Rl2Rlf
注意：
T表示正弦交流电的周期，单位秒（s）
f表示正弦交流电的频率，单位赫兹（Hz）
C电容，单位法拉（F）
1F-10^lF=1012pF
第13课时
课题：
半导体二极管
课时：
1课时
知识目标：
1、单相桥式整流电容滤波电路电路图及工作原理
2、负载上电压、电流的计算，二极管中电流及最高反向工作电压的计算,
选择二极管
3、单相桥式整流电容滤波电路的特点
重点提示：
各种计算公式
教学过程：
六、单相桥式整流电容滤波电路
1电路图
2、工作原理
（1）0〜.时，V2>0且V2正向增大，VA>VC,VD1正向导通，Vd>Vb,VD3正向导通，电流i2路径：
ArVD1》C—
*电容C充电，并且充电时间可充=（「vdi+5d3）c很短，几乎为0,v°=Vc=V2[
-io给负载Rl供电
—D》VD3>B,当t=「时，Vo=Vc=公2
⑵当t>.'时，V2正向减小，Va当放电到t2时，VD1VD2、VD3VD4全部截止，V°=Vc。
（3）当t>t2时，VB>VC,VD>Va，二极管VD2VD4承受正向电压而导通，电流i2路径：
B-.VD2》C>
*电容C充电，并且充电时间可充=（阮2十心4）很短，几乎为0,Vo=Vc=-V2[
Iio给负载Rl供电
一D》VD4>A,当t=t3时，Vo=Vc=■■2V2
⑷当t>t3时，V2反向减小，Vb容C对负载Rl放电，并且放电时间可放=RlC很长。
当放电到时t4,VD1、VD2VD3VD4
全部截止，vo=vc。
（5）当t>t4时，Va>Vc,Vd>Vb,VD1、VD3正向导通，又重复以上过程。
3、计算公式
输出平均电流：
有负载：
|O=V°
Rl
空载：
lO=0
1
⑵二极管VD上：
平均电流：
|V=-|O
2
最咼反向电压：
VRM=i2V2
⑶选择二极管VD应满足：
最大整流电流：
lVM_lV
最高反向电压：
VRM_2V2
（4）选择电容应满足：
耐压VC_2V2
T1
电容C_（3〜5）或C_（3〜5）-2R2Rlf
注意：
T表示正弦交流电的周期，单位秒（s）
F表示正弦交流电的频率，单位赫兹（Hz）
C电容，单位法拉（F）
1F=10・iF=1Q12pF
练习：
单相桥式整流电容滤波电路中，已知变压器二次电压为15V，负载为10KQ,试
求：
（1）负载电压及电流
（2）流过二极管的电流及二极管承受的最高反向工作电压
（3）选择二极管
（4）选择滤波电容
第14课时
课题：
二极管整流电路公式总结
课时：
1课时
教学过程：
七、公式总结
Rl
二极管VD
选择二极管VD
电容器
平均电压
平均电流
平均电流
最高反向电压
最高反向电压
最大整
流电流
耐压
电容
半
波
Io=
VRM=
VRM—
1VM—
\
/
0.45V2
Vo
Rl
1V=1O
层2
V2V2
Iv
\/
/
全
Io=
1=1
V2
1O
VRM=2
Vrm乏2
Ivm工
X
波
0.9V2
Vo
Rl
畑2
V2V2
Iv
\
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