半導(dǎo)體的基本知識(shí)

1、 1-1半導(dǎo)體的基本知識(shí)教學(xué)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)：1、使學(xué)生認(rèn)識(shí)掌握半導(dǎo)體的導(dǎo)電原理；2、掌握PN結(jié)的單向?qū)щ娦浴Ｄ芰δ繕?biāo)：1、讓學(xué)生掌握解決問(wèn)題，分析問(wèn)題的能力；2、培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)合作精神，鍛煉學(xué)生推理能力。授課對(duì)象本教案針對(duì)的是電工電子專(zhuān)業(yè)二年級(jí)的學(xué)生。授課學(xué)時(shí)2重點(diǎn)難點(diǎn)分析PN結(jié)的單向?qū)щ娦允前雽?dǎo)體器件工作原理的基礎(chǔ)，也是理解半導(dǎo)體器件伏安特性及主要參數(shù)的基礎(chǔ)。因此，PN結(jié)的單向?qū)щ娦允潜菊轮攸c(diǎn)。相對(duì)導(dǎo)體及絕緣體，半導(dǎo)體元件的導(dǎo)電原理學(xué)生是難以理解的，故半導(dǎo)體元件的導(dǎo)電原理是本章難點(diǎn)。教材處理思路這兩節(jié)課是電子技術(shù)基礎(chǔ)科目里的的重要章節(jié)，半導(dǎo)體的導(dǎo)電原理及PN結(jié)的單向?qū)щ娦允请娮蛹夹g(shù)的基本內(nèi)容，只

2、有理解相關(guān)原理，才能掌握電子電路正確的分析設(shè)計(jì)方法。技校學(xué)生，他們普遍對(duì)學(xué)習(xí)欠缺主動(dòng)性，所以教師必須用各種方法激發(fā)其興趣，吸引其注意力。而這兩節(jié)課采用多種教學(xué)方法，讓學(xué)生成為課堂的主角，通過(guò)對(duì)教學(xué)內(nèi)容的分解，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生的競(jìng)爭(zhēng)意識(shí)，預(yù)計(jì)能收到良好的教學(xué)效果。時(shí)間分配教學(xué)內(nèi)容教學(xué)方法教學(xué)手段板書(shū)討論引入：引導(dǎo)法。指1-1半導(dǎo)體的基本知在自然界中，存在著很多不導(dǎo)學(xué)生分識(shí)同的物質(zhì)，用其導(dǎo)電能力來(lái)衡量，組討論，點(diǎn)一、什么是半導(dǎo)體可以分成幾種不同類(lèi)別。名回答，教1、半導(dǎo)體定義：5分請(qǐng)同學(xué)們討論并回答以下問(wèn)題：師針對(duì)性導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體與鐘按其導(dǎo)電能力來(lái)劃分，可以分的補(bǔ)充說(shuō)PPT課件絕緣體之間的物質(zhì)是成哪幾

3、種類(lèi)別？明，設(shè)下懸運(yùn)行，出半導(dǎo)體。(答案：一類(lèi)是導(dǎo)體；另一類(lèi)念,提高學(xué)示題目。2、半導(dǎo)體的分類(lèi)：是幾乎不能導(dǎo)電的物質(zhì)，叫絕緣生對(duì)本堂本征半導(dǎo)體:完全純凈體；而導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體與絕緣體之間的一類(lèi)是半導(dǎo)體。)課的興趣。的、具有晶體結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體，稱(chēng)為本征半導(dǎo)體。雜質(zhì)半導(dǎo)體:本征半新課講授：1-1半導(dǎo)體的基本知識(shí)導(dǎo)體經(jīng)過(guò)摻雜就形成一、什么是半導(dǎo)體雜質(zhì)半導(dǎo)體。10分自然界的物質(zhì)若按導(dǎo)電能力鐘劃分，可分為導(dǎo)體、半導(dǎo)體和絕3、N型和P型半導(dǎo)體緣體三種。半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力介講授法。PPT圖片(1)N型電子型于導(dǎo)體和絕緣體之間，電阻率通演示。多數(shù)載流子自由電子，常為10-310-9cm。少數(shù)載流子空穴(2)P型空

4、穴型1、半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性多數(shù)載流子自由電子，(1)半導(dǎo)體材料(如硅、鍺)的少數(shù)載流子空穴模型二、PN結(jié)及其單向?qū)О雽?dǎo)體原子核最外層都有4電性個(gè)價(jià)電子，其導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體1、PN結(jié)的形成和絕緣體之間。空間電荷區(qū)、阻擋層、耗盡層二、2、PN結(jié)的單向?qū)щ娦?1)PN結(jié)加正向電壓:X二2夕導(dǎo)通(2)PN結(jié)加反向電壓:截止(2)半導(dǎo)體導(dǎo)電的方式三、課堂小結(jié)既有電子載流子，又有空穴難點(diǎn)化解1、半導(dǎo)體導(dǎo)電原理。載流子。方法：2、什么是PN結(jié)。當(dāng)半導(dǎo)體兩端加上外電壓由物理現(xiàn)3、PN結(jié)的形成原理。時(shí),半導(dǎo)體中將出現(xiàn)兩部分電流：象開(kāi)始，引4、PN結(jié)的單向?qū)щ娦浴Ｒ皇亲杂呻娮幼鞫ㄏ蜻\(yùn)動(dòng)所形成導(dǎo)學(xué)生明動(dòng)畫(huà)演示四、課堂

5、練習(xí)的電子電流，一是應(yīng)被原子核束確區(qū)分電載流子的五、作業(yè)布置縛的價(jià)電子(注意，不是自由電子載流子形成。P91.2.子)遞補(bǔ)空穴所形成的空穴電流。和空穴載5分鐘5分鐘在半導(dǎo)體中，同時(shí)存在著電子導(dǎo)電和空穴導(dǎo)電，這是半導(dǎo)體導(dǎo)電方式的最大特點(diǎn)，也是半導(dǎo)體和金屬在導(dǎo)電原理上的本質(zhì)差別。自由電子和空穴都成為載流子。本征半導(dǎo)體中的自由電子和空穴總是成對(duì)出現(xiàn)的，同時(shí)又不斷地復(fù)合。（3）半導(dǎo)體與金屬導(dǎo)體導(dǎo)電方式的不同之處金屬導(dǎo)體：載流子只有自由電子。半導(dǎo)體：載流子是自由電子和空穴。（4）多數(shù)載流子和少數(shù)載流子多數(shù)載流子：少數(shù)載流子：2、半導(dǎo)體的分類(lèi)本征半導(dǎo)體：純凈的單晶半導(dǎo)體稱(chēng)為本征半導(dǎo)體。本征半導(dǎo)體中的載流子

6、（自由電子空穴對(duì)）在常溫下數(shù)量少、導(dǎo)電能力差。雜質(zhì)半導(dǎo)體：在本征半導(dǎo)體中摻入微量有用元素后形成的半導(dǎo)體稱(chēng)為雜質(zhì)半導(dǎo)體。根據(jù)摻入雜質(zhì)的不同可分為：P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體兩種。3、N型和P型半導(dǎo)體（1）N型半導(dǎo)體：電子型在本征半導(dǎo)體中摻入五價(jià)雜質(zhì)原子，例如摻入磷原子，可形成N型半導(dǎo)體。多數(shù)載流子自由電子，少數(shù)載流子空穴。1呂$價(jià)J流子的差別，從而深入理解半導(dǎo)體導(dǎo)電的方式。提問(wèn)：半導(dǎo)體的分類(lèi)？總結(jié)對(duì)比法。講授法。講授法。動(dòng)畫(huà)演示。PPT課件運(yùn)行。動(dòng)畫(huà)演示電子-空穴對(duì)的形成。5分鐘5分鐘（2）P型半導(dǎo)體：空穴型在本征半導(dǎo)體中摻入三價(jià)雜質(zhì)原子，如硼等形成了P型半導(dǎo)體。多數(shù)載流子自由電子，少數(shù)載流子空穴。

7、廠(chǎng)p型半導(dǎo)轅一”11191空穴O電子V匸北價(jià)業(yè)_J由上述分析我們得出：雜質(zhì)半導(dǎo)體內(nèi)部有兩種載流子（自由電子、空穴）參與導(dǎo)電。當(dāng)雜質(zhì)半導(dǎo)體加上電場(chǎng)時(shí)，兩種載流子產(chǎn)生定向運(yùn)動(dòng)共同形成半導(dǎo)體中的電流。主要靠自由電子導(dǎo)電的雜質(zhì)半導(dǎo)體是N型半導(dǎo)體，主要靠空穴導(dǎo)電的雜質(zhì)半導(dǎo)體是P型半導(dǎo)體。二、PN結(jié)及其單向?qū)щ娦浴?、PN結(jié)的形成在同一塊本征半導(dǎo)體晶片上，采用特殊的摻雜工藝，在兩側(cè)分別摻入三價(jià)元素和五價(jià)元素，一側(cè)形成P型半導(dǎo)體，另一側(cè)形成N型半導(dǎo)體，則在這兩種半導(dǎo)體交界面的兩側(cè)分別留下了不能移動(dòng)的正負(fù)離子，形成一個(gè)具有特殊導(dǎo)電性能的空間電荷區(qū)。剛開(kāi)始時(shí)，擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)強(qiáng)于漂移運(yùn)動(dòng)，使空間電荷區(qū)不斷加寬，內(nèi)電場(chǎng)也

8、隨之增強(qiáng)，這又使漂移運(yùn)動(dòng)增強(qiáng)，空間電荷區(qū)變窄，最后當(dāng)兩種運(yùn)動(dòng)達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡時(shí)，內(nèi)電場(chǎng)不再變化，空間電荷區(qū)的寬度穩(wěn)定了（阻擋層的厚度保持不變），便形成了PN結(jié)。2、PN結(jié)的單向?qū)щ娦裕?）正向偏置再次總結(jié)半導(dǎo)體的導(dǎo)電原理。講授法。啟發(fā)法。動(dòng)畫(huà)演示PN結(jié)的形成?？偨Y(jié)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，得出結(jié)論。實(shí)驗(yàn)動(dòng)畫(huà)演示PN結(jié)的單向?qū)щ娦?。PN結(jié)加正向電壓時(shí)的導(dǎo)電情況：P區(qū)接外加電源正極，N區(qū)接負(fù)極時(shí)稱(chēng)PN結(jié)加正向電壓（也稱(chēng)正向偏置），外加的正向電壓有8分一部分降落在PN結(jié)區(qū)，方向與PN鐘結(jié)內(nèi)電場(chǎng)方向相反，削弱了內(nèi)電場(chǎng)。于是，內(nèi)電場(chǎng)對(duì)多子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)的阻礙減弱，擴(kuò)散電流加大。擴(kuò)散電流遠(yuǎn)大于漂移電流，可忽略漂移電流的影響，故PN

9、結(jié)呈現(xiàn)低阻性。我們稱(chēng)PN結(jié)加正向電壓時(shí)導(dǎo)通。PN結(jié)加正向電壓時(shí)的導(dǎo)電情況：總結(jié)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，得出結(jié)論。實(shí)驗(yàn)動(dòng)畫(huà)演示PN結(jié)的單向?qū)щ娦?。P區(qū)接外加電源負(fù)極，N區(qū)接正極時(shí)稱(chēng)PN結(jié)加反向電壓（也稱(chēng)反向偏置），外加的反向電壓有一部分降落在PN結(jié)區(qū)，方向與PN結(jié)內(nèi)電場(chǎng)方向相同，加強(qiáng)了內(nèi)電場(chǎng)。內(nèi)電場(chǎng)對(duì)多子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)的阻礙增強(qiáng)，擴(kuò)散幾乎無(wú)法進(jìn)行，擴(kuò)散電流大大減小。此時(shí)PN結(jié)區(qū)的少子在內(nèi)電場(chǎng)的作用下形成的漂移電流大于擴(kuò)散電流，可忽略擴(kuò)散電流，形成較小的漂移電流，PN結(jié)呈現(xiàn)高阻性。導(dǎo)通、反偏截止。舉例說(shuō)明單向?qū)щ娦?。?qǐng)兩個(gè)學(xué)PPT課件運(yùn)行。生在黑板上完成，其例題講15分他學(xué)生獨(dú)解。鐘三、小結(jié)及知識(shí)回顧1、半導(dǎo)體導(dǎo)電原理。立完成后，教師點(diǎn)評(píng)講解8分