【正文】 云南民族大學教案 課程名稱 : 模擬電子技術基礎 授課班級 : 12級電子信息類 1班 、 12級電子信息類 2 班、 12 級網(wǎng)絡工程班 、 12級電氣類 1班、12級電氣類 2 班 任課教師 : 王 霞 職 稱 : 助 教 課程性質(zhì) : 專 業(yè) 必 修 課 授課學期 : 20202020 學年 第一學期 － 1－ 云 南 民 族 大 學 教 案 一、講授章節(jié)名稱：第一章、半導體器件 167。 半導體的特性 二、本章節(jié)授課時間：第一周的周二 1~2 節(jié) 授課學時： 2 學時 三、本章節(jié)授課教師姓名： 王霞 職稱：助教 四、本章節(jié)教學目標和教學要求： 使同學了解學習模擬電路的重要性； 掌握半導體導電的機理 。 五、教學重點、難點： 本征半導體的特性； 雜質(zhì)半導體導電特性； 多子和少子的概念。 六、結合教學內(nèi)容選擇的主要教學方法和教學手段： 教學方法：講授法、討論法、問題教學法、實例教學法 教學手段：黑板板書和多媒體教學相結合，以教師講授為主，結合學生的課堂練習和討論。 七、布置的作業(yè)及復習思考題： 本次課無作業(yè)。 八、選用教材和主要參考書： 教材： 《 模擬電子技術基礎簡明教程 》 (第三版 )，楊素行主 編 ，北京：高等教育 出版社， 2020 年 5 月第 3 版。 － 2－ 主要參考書： [1] 童詩白 , 華成英主編 . 模擬電子技術基礎 (第 4版 ) . 北京：高等 教育出版社 , 2020. [2] 羅桂娥主編 . 模擬電子技術基礎 (電類 ). 長沙：中南大學出版社， 2020. 九、教學主要內(nèi)容及教學安排： 學習《模擬電路基礎》課程的目標： （ 1）掌握模擬電子技術的基本概念，基本原理和基本分析方法。 （ 2）初步學習從實際電路上升為“模型電路”的方法。 （ 3）為后續(xù)課程打下基礎。 （ 4）培養(yǎng)學生分析問題和解決問題的能力。 總之，是理工科電類專業(yè)學生的培養(yǎng)過程中最主要的課程之一。 課程特點： （ 1）內(nèi)容更接近工程實際。 （ 2）發(fā)展十分迅速的課程 。 （ 3）實踐性很強的課程 所以，模擬技術電子基礎是研究實際電子元器件的性能，研究由實際電子元器件組成的實際電路的分析方法和電路設計基礎。模擬電路是一門工程型、技術型、實用型課程。 學習方法 （ 1）牢固地掌握基本概念、基本理論和基本分析方法。 （ 2）從實際出放，抓主要矛盾，簡化問題，靈活使用基本分析方法解決問題。 （ 3）學習模擬電子技術基礎的目的是為了指導實際。 第一章 半導體器件 半導體的特性 復習原子結構知識。 半導體的定義 本征半導體 一、本征半導體 的結構特點 本征半導體：完全純凈的、結構完整的半導體晶體。 本征半導體中的自由電子很少，所以本征半導體的導電能力很弱。 二、本征半導體的導電機理 、自由電子和空穴 本征半導體中存在數(shù)量相等的兩種載流子，即自由電子和空穴。在其它力的作用下，空穴吸引附近的電子來填補，這樣的結果相當于空穴的遷移，而空穴的遷移相當于 － 3－ 正電荷的移動，因此可以認為空穴是載流子。 三、本征半導體中電流由兩部分組成： 1. 自由電子移動產(chǎn)生的電流。 2. 空穴移動產(chǎn)生的電流。 四、半導體與金屬導體 導電原理的區(qū)別： 導體：載流子－－自由電子 半導體：載流子－－自由電子和空穴 溫度越高，載流子的濃度越高。因此本征半導體的導電能力越強，溫度是影響半導體性能的一個重要的外部因素。 雜質(zhì)半導體 在本征半導體中摻入某些微量的雜質(zhì)，就會使半導體的導電性能發(fā)生顯著變化。其原因是摻雜半導體的某種載流子濃度大大增加。 N 型半導體 (Negative)：自由電子濃度大大增加的雜質(zhì)半導體，也稱為電子型半導體。 P 型半導體 (Positive)：空穴濃度大大增加的雜質(zhì)半導體，也稱為空穴型半導體。 雜質(zhì)半 導體中多子和少子數(shù)量的決定因素，多子和少子數(shù)量比較。 提問： 1，一塊孤立的半導體不管是本征半導體、 N 型半導體或 P 型半導體將它們用導線連接成回路，回路中有電流嗎？ 【教學方法】 本課程的導入好壞對同學能否下決心學好起了一定的作用，磨刀不誤砍柴功，花一點時間，對同學們學習本門課程提出要求，介紹學習方法，幫助同學克服畏懼心理，學好本課程。 用簡潔，同學們易懂的語言，不惜時間講清楚半導體內(nèi)部導電的物理概念。特別是與外部特性有關的內(nèi)部導電機理。 【課堂小結】 本課主要討論了 本征半導體的特性，雜質(zhì)半導體導電特性 以及多子和少子的概念。 本節(jié)中的有關概念： ? 本征半導體、雜質(zhì)半導體 ? 自由電子、空穴 ? N 型半導體、 P 型半導體 ? 多數(shù)載流子、少數(shù)載流子 ? 施主原子、受主原子 【課堂討論】 為什么雜質(zhì)半導體中多子多之又多？少子少之又少？ － 4－ 云 南 民 族 大 學 教 案 一、講授章節(jié)名稱：第一章、半導體器件 167。 半導體二極管 二、本章節(jié)授課時間：第一周的周四 1~2 節(jié) 授課學時： 2 學時 三、本章節(jié)授課教師姓名： 王霞 職稱：助教 四、本章節(jié)教學目標和教學要求： 熟練掌握 PN 結的單向?qū)щ娦?，二極管的伏安特性； 掌握二極管的主要參數(shù)，穩(wěn)壓二極管的性能和穩(wěn)壓原理。 五、教學重點、難點： PN 結的單向?qū)щ娦裕? 二極管的伏安特性； 穩(wěn)壓二極管的性能和穩(wěn)壓原理。 六、結合教學內(nèi)容選擇的主要教學方法和教學手段： 教學方法：講授法、討論法、問題教學法、實例教學法 教學手段：多媒體與黑 板板書相結合 七、布置的作業(yè)及復習思考題： P3438： 習題與思考題 1 18 八、選用教材和主要參考書： 教材： 《 模擬電子技術基礎簡明教程 》 (第三版 )，楊素行主 編 ，北京：高等教育 出版社， 2020 年 5 月第 3 版。 主要參考書： [1] 童詩白 , 華成英主編 . 模擬電子技術基礎 (第 4版 ) . 北京：高等教育出版社 , 2020. － 5－ [2] 羅桂娥主編 . 模擬電子技術基礎 (電類 ). 長沙：中南大學出版社， 2020. 九、教學主要內(nèi)容及教學安排： 半導體二極管 PN 結及其單向?qū)щ娦? 結中載流子的運動 2. PN 結的單向?qū)щ娦? 加正向電壓 加反向電壓 PN 結處于正向?qū)?(on)狀態(tài)，正向等效電阻較小。 反向電流非常小， PN 結處于截止 (cutoff)狀態(tài)。 結論： PN 結具有單向?qū)щ娦裕赫驅(qū)?，反向截?。 － 6－ 二極管的伏安特性 （ 1）正向特性 （ 2） 反向特性 － 7－ 二極管的主要參數(shù) IF UR IR fM Cb Cd 二極管單向?qū)щ娕e例 1 穩(wěn)壓管 結反向擊穿機理解釋 的 主要參數(shù) （ 1）穩(wěn)壓管必須工作在反向擊穿區(qū) （ 2）穩(wěn)壓管應與負載 RL 并聯(lián)， （ 3）必須限制流過穩(wěn)壓管的電流 IZ 擇限流電阻 R 補充內(nèi)容： 二極管的等效電路（或稱為等效模型） 1）理想模型：即正向偏置時管壓降為 0，導通電阻為 0；反向偏置時，電流為0，電阻為 ∞。適用于信號電壓遠大于二極管壓降時的近似分析。 － 8－ 2）簡化電路模型：是根據(jù)二極管伏安特性曲線近似建立的模型，它用兩段直線逼近伏安特性，即正向?qū)〞r壓降為一個常量 Uon；截止時反向電流為 0。 3）小信號電路模型 ：即在微小變化范圍內(nèi)，將二極管近似看成線性器件而將它等效為一個動態(tài)電阻 rD 。這種模型僅限于用來計算疊加在直流工作點 Q 上的微小電壓或電流變化時的響應。 【教 學方法】 利用 PPt 的圖形顯示，設計一些動畫圖形講解 PN 結的單向?qū)щ娫怼? 用舉例方法介紹二極管單向?qū)щ姡€(wěn)壓管 的典型應用。 【課堂小結】 本節(jié)講解了 PN 結的單向?qū)щ娦裕O管的伏安特性， 穩(wěn)壓二極管的性能和穩(wěn)壓原理； 【課堂討論】 有兩個穩(wěn)壓管 VD1 和 VD2 ，它們的穩(wěn)壓值為 UZ1=6V， UZ2=8V，正向?qū)▔航稻鶠?UD =，將它們串聯(lián)可得到幾種穩(wěn)壓值。 － 9－ 云 南 民 族 大 學 教 案 一、講授章節(jié)名稱：第一章、半導體器件 167。 雙極結型三極管 二、本章節(jié)授課時間：第二周的周二 1~2 節(jié) 授課學時： 2 學時 三、本章節(jié)授課教師姓名： 王霞 職稱：助教 四、本章節(jié)教學目標和教學要求： 掌握三極管的結構，三極管內(nèi)部載流子的運動和電流分配關系。 熟練掌握三極管的特性曲線和三極管的主要參數(shù)。 五、教學重點、難點： 三極管內(nèi)部載流子的運動和電流分配關系； 三極管的特性曲線。 六、結合教學內(nèi)容選 擇的主要教學方法和教學手段： 教學方法：講授法、討論法、問題教學法、實例教學法 教學手段：多媒體與黑板板書相結合 七、布置的作業(yè)及復習思考題： P3438： 習題與思考題 1 11 11 115 八、選用教材和主要參考書： 教材： 《 模擬電子技術基礎簡明教程 》 (第三版 )，楊素行主 編 ，北京：高等教育 出版社， 2020 年 5 月第 3 版。 主要參考書： [1] 童詩白 , 華成英主編 . 模擬電子技術基礎 (第 4版 ) . 北京：高等教育出版社 , － 10－ 2020. [2] 羅桂娥主編 . 模擬電子技術基礎 (電類 ). 長沙：中南大學出版社， 2020. 九、教學主要內(nèi)容及教學安排： 雙極結型三極管 三極管的結構 三極管中載流子的運動和電流分配關系 三極管內(nèi)部載流子的運動過程： － 11－ 在發(fā)射結正偏電壓作用下，發(fā)射區(qū)大量電子向基區(qū)發(fā)射。 2. 復合和擴散 電子在基區(qū)中邊擴散邊復合，因基區(qū)摻雜濃度近少，被復合的電子很少，絕大部分擴散到集電極邊緣。 在集電極反偏壓作用下，將擴散過來的電子收集到集電極，成為集 電極電流的主要部分。 同時形成反向飽和電流 ICBO 。 三極管的特性曲線 1. 輸入特性 ? ?常數(shù)?? CEuBEB ufi 2. 輸出特性 ? ? 常數(shù)?? BiCEC ufi (1) 截止區(qū)： IB ≤ 0 的區(qū)域， IC ≈ 0 ，發(fā)射結和集電結都反偏。 (2) 放大區(qū)： － 12－ 發(fā)射結正偏、集電結反偏Δ IC =β Δ IB (3) 飽和區(qū)： 發(fā)射結和集電結都正偏， UCE 較小 ， IC 基本不隨 IB 而變化。當 UCE =UBE 時，為臨界飽和；當 UCE UBE 時過飽和。 工作狀態(tài) NPN 型 PNP 型 特點 截止狀態(tài) E 結、 C 結均反偏 VB＜ VE、 VB＜ VC E 結、 C 結均反偏 VB＞ VE、 VB＞ VC IC ≈0 放大狀態(tài) E 結正偏、 C 結均反偏 VC ＞ VB ＞ VE E 結正偏、 C 結均反偏 VC ＜ VB ＜ VE IC ≈βIB 飽和狀態(tài) E 結、 C 結均正偏 VB ＞ VE、 VB ＞ VC E 結、 C 結均正偏 VB ＜ VE、