第1单元二极管及其应用

罗田理工《电子技术应用》专业万丛章1第1单元二极管及其应用[课题]第1节二极管的使用[知识目标]1.了解半导体的特性，理解PN结的单向导电性。2.了解二极管的结构、掌握其图像符号、引脚的识别。3.了解二极管的伏安特性、主要参数。4.了解硅稳压管、发光二极管、光电二极管、变容二极管等特殊二极管的外形特征及其功能和适用场合。[技能目标]1.学会查阅半导体器件手册（或网上查询），能在实践中合理使用二极管。2.能用MF47万用表判别二极管的极性和质量优劣。[教学重点]1.了解二极管的结构、掌握其图像符号、引脚的识别、主要参数。2.理解PN结的单向导电性。[教学难点]1.理解PN结的单向导电性。2.了解二极管的伏安特性。[教学方法]实验法、讲授法、多媒体、类比法、启发式教学法。[教学用具]各种二极管30只、面包板1块、连接线若干、鳄鱼夹1对、数字电源1台、万能手机充电器1个、节能灯1只。[教学过程]一、引入新课请一名学生朗读情景导入一段文字，从而引入新课。二、新课教学〈一〉二极管的结构及特点[演示实验]教师做P3图1.2二极管单向导电性实验[实验现象]请学生回答。引出下面知识：1、半导体的基础知识（1）半导体的导电能力介于导通和绝缘体之间；半导体还具有掺杂性、热卖性和光敏性等特性。（2）PN结：采用特殊工艺把P、N型半导体结合在一起时在交界处形成一层带电的区域，此区域称为PN结。（3）什么是PN结的正偏（正向电流）？什么是PN结的反偏（反向电流）？[广义和狭义两种说法]。2、二极管的结构（1）组成：二极管由1个PN结+2个电极组成。（2）电路图中的符号：（3）字母表示：VD3、常用二极管的特点（1）二极管的分类：罗田理工《电子技术应用》专业万丛章2a.按材料分：锗（Ge）、硅（Si）二极管。b.按封装分：塑封、玻封、金属封、贴片封二极管等。c．按电流大小分：大（﹥5A）、中（1→5A）、小（﹤1A）功率二极管。d．按用途分：普通、整流、稳压、开关、变容、发光、光电二极管等。（2）从用途角度了解各种二极管的特点a.普通二极管有硅、锗两种。主要用于检波、小电流整流等。其中检波二极管一般有锗材料制用于接收机、通信设备中，把高、中频无线信号中的低频取出，国产2AP系列、进口1N34、1N60系列。b.整流二极管：硅材料制，将交流变为直流。有大小功率之分。小功率用塑封。国产2CZ11-13系列、2CZ80-86系列、2CZ55-60系列，进口1N40××系列、1N53××系列、1N54××系列等。c.稳压二极管：原理：利用二极管被击穿后在一定的反向电流范围内反向电压不随电流变化的特性从而起到稳压作用。国产：2CW系列、2DW系列进口：1N46××系列、1N59××系列符号：略[注意]防止硬击穿、可以串联不能并联使用。d.开关二极管：作电子开关，有硅锗两种。分普通、高速开关管两种。国产：普通2AK系列、高速2CK系列，进口：1N41××系列（1N4148、1N4150）。e.变容二极管：原理：利用PN结电容随外加反向电压变化而变化的原理制成，可作可变电容器，主要用于高频调谐。实际应用于反偏状态，反向电压升高，其容量减小。符号：f.发光二极管（LED）：直接把电能转化为光能。用于光电控制电路、信号状态指示和数字符号显示。普通单色发光二极管：红、黄、绿色。国产：FG系列、2EF系列。红外发光二极管：遥控用。g.光电二极管：将光信号变成电信号的半导体元件，有受光窗，用于各种控制电路。应用中要加反向电压，I反与U反关系不大，之决定于入射光照强度，越强反向电流越大。有普通和红外光电二极管。普通分PN结型和PIN结型2种。国产有2CU系列、2DU系列。红外光电二极管是特殊的PIN结型，主要用于彩电、空调遥控。〈二〉二极管的主要参数1．二极管的伏安特性正向特性：二极管外加正向电压所得电流与电压之关系曲线称为正向特性。导通电压：硅0.7V、锗0.3V。反向特性：加反向电压一般只有微弱饱和电流，可以忽略不计。有个反向击穿电压，不加限制就会损坏。2、二极管主要参数（1）最大整流电流（IF）（2）最高反向工作电压（URM）罗田理工《电子技术应用》专业万丛章3（3）稳压二极管主要参数①稳定电压[UZ]②稳定电流[IZ]③额定功率[PZ]〈三〉二极管的型号、识别与检测1.二极管的型号第1部分第2部分第3部分第4部分第5部分数字表示电极数字母表示材料字母表示类型序号规格号2.二极管的识别（1）型号识别（2）外形识别3.二极管的检测用万用表测量其正、反向电阻，据阻值判断正、负极，评估其质量。阅读表1.3三、小结据板书做总结四、板书〈一〉二极管的结构及特点1.半导体的基础知识2.二极管的结构3．常用二极管的特点（1）二极管的分类：（2）从用途角度了解各种二极管的特点〈二〉二极管的主要参数1．二极管的伏安特性2、二极管主要参数〈三〉二极管的型号、识别与检测1.二极管的型号2.二极管的识别五、练习P28一题：1-5；二题：1（课外动手题）罗田理工《电子技术应用》专业万丛章4[课题]第2节整流电路的应用4课时[知识目标]1.了解整流电路的作用及其工作原理，会合理的选择整流电路元件的参数。2.了解滤波电路的作用及其工作原理，会估算滤波电路的输出电压。3.了解滤波元件参数对滤波效果的影响。[技能目标]1.掌握搭接由整流桥组成的应用电路方法，会使用整流桥。2.能识读电容滤波、电感滤波、复式滤波电路图。3.能根据电路图焊接整流、滤波电路，会用万用表和示波器测量相关参数、观察相应波形。[教学重点]1.整流电路和滤波电路的工作原理。2.两种电路组成特点，会画其波形变化图。[教学难点]根据电路图焊接整流、滤波电路，会用万用表和示波器测量相关参数、观察相应波形。[教学方法]实验法、讲授法、多媒体、类比法、启发式教学法。[教学用具]MP3充电器、电视机机芯板、万能板、示波器、鳄鱼夹、导线、整流二极管若干、整流桥堆等。[教学过程]一、引入新课通过拆开MP3充电器、电视机机芯板，让学生观察有4个二极管，它们起到什么作用呢？从而引入课题。二、新课教学〈一〉整流电路的构成1.几个概念（1）整流：就是把交流电变成脉动直流电。（2）整流电路：完成整流的电路。（3）整流电路的核心：整流二极管，利用其单向导电性完成整流任务。（4）整流电路类型：半波整流电路、桥式整流电路（全波）。2.半波整流电路（1）构成：1只二极管、1只负载。（2）接入方式：直接接入、通过变压器接入2种。罗田理工《电子技术应用》专业万丛章5[演示实验]P13图1.22[实验现象]1个周期内只有半个周期内有第一输出。[半波形图][教师分析]①当u2为正半周，VD导通，电流由VD→RL形成回路，RL上输出波形与u2正半周波形相同，电流由RL的上向下流。②当u2为负半周，VD截止，电路不通，RL没有电流流过。U2全部压降在整流二极管两端，最大值为u2的峰值。③直接输入波形一样，只是峰值不同而已。3.桥式整流电路（1）构成：4只二极管、1只负载RL。（2）两种电路图：[演示实验]演示1.24实验[实验现象]在1个周期有2个相同半波电压输出。[半波图形]略[教师分析]①u2正半周时，VD1、VD3正偏导通，VD2、VD4反偏截止，形成由VD1→RL→VD3电流，RL上输出电压波形与u2正半周相同，电流由b→c。②u2负半周时，VD1、VD3反偏截止，VD2、VD4正偏导通，形成由VD2→RL→VD4电流，RL上输出电压波形与u2正半周相同，电流由b→c。[结论]无论U2正半周还是负半周，流过RL的电流方向始终不变—脉冲直流电。罗田理工《电子技术应用》专业万丛章6（3）整流桥堆：由4只整流二极管封装在一起组成。“AC”（~）叫交流端，接交流电源；“+”“-”叫直流端，接负载。〈二〉整流电路元件的参数选择1.半波整流电路(1)输出电压UL=0.45U2U2---变压器次级电压有效值。(2)负载RL上输出电流：IL=UL/RL=0.45U2/RL(3)通过二极管电流：Iv=IL(4)二极管截止时，其两端承受最大反向电压：UDRM=2U2（5）半波整流二极管参数选择：IF≥ILURM≥2U22.桥式整流电路(1)输出电压UL=0.9U2U2---变压器次级电压有效值。(2)负载RL上输出电流：IL=UL/RL=0.9U2/RL(3)通过二极管电流：Iv=21IL=0.45U2/RL(4)二极管截止时，其两端承受最大反向电压：UDRM=2U2（5）半波整流二极管参数选择：IF≥ILURM≥2U2[例题]略请大家先预习，然后演板。[思考题]P1717“知识拓展”——三相整流电路先让学生阅读，然后师生共同分析，最后得出三相整流电路的电路图和原理。三、小结略四、板书〈一〉整流电路的构成1.几个概念（1）整流：就是把交流电变成脉动直流电。（2）整流电路：完成整流的电路。（3）整流电路的核心：整流二极管，利用其单向导电性完成整流任务。（4）整流电路类型：半波整流电路、桥式整流电路（全波）。2.半波整流电路（1）构成：1只二极管、1只负载。（2）接入方式：直接接入、通过变压器接入2种。（3）电路图：（4）结论：1个周期内只有半个周期内有第一输出。3.桥式整流电路（1）构成：4只二极管、1只负载RL。（2）两种电路图：（3）结论：无论U2正半周还是负半周，流过RL的电流方向始终不变—脉冲直流电。〈二〉整流电路元件的参数选择1.半波整流电路(1)输出电压：UL=0.45U2U2---变压器次级电压有效值。罗田理工《电子技术应用》专业万丛章7(2)负载RL上输出电流：IL=UL/RL=0.45U2/RL(3)通过二极管电流：Iv=IL(4)二极管截止时，其两端承受最大反向电压：UDRM=2U2（5）半波整流二极管参数选择：IF≥ILURM≥2U22.桥式整流电路(1)输出电压UL=0.9U2U2---变压器次级电压有效值。(2)负载RL上输出电流：IL=UL/RL=0.9U2/RL(3)通过二极管电流：Iv=21IL=0.45U2/RL(4)二极管截止时，其两端承受最大反向电压：UDRM=2U2（5）半波整流二极管参数选择：IF≥ILURM≥2U2五、练习罗田理工《电子技术应用》专业万丛章8课题第3节滤波电路的类型及应用[知识目标]1.了解滤波电路的作用及其工作原理，会估算滤波电路的输出电压。2.了解滤波元件参数对滤波效果的影响。[技能目标]1.能识读电容滤波、电感滤波、复式滤波电路图。2.能根据电路图焊接整流、滤波电路，会用万用表和示波器测量相关参数、观察相应波形。[教学重点]滤波电路的作用及其工作原理，会估算滤波电路的输出电压。[教学难点]根据电路图焊接整流、滤波电路，会用万用表和示波器测量相关参数、观察相应波形。[教学方法]实验法、讲授法、多媒体、类比法、启发式教学法。[教学用具]MP3充电器、电视机机芯板、万能板、示波器、鳄鱼夹、导线、整流二极管若干、整流桥堆等。[教学过程]一、引入新课1、滤波：将脉动直流电变换成比较平缓的直流电。2、滤波电路：完成滤波的电路称为滤波电路。二、新课教学1、滤波电路的类型（1）滤波电路主要元件：