任务1.1 认识二极管（课件）-《电子技术基础与应用》同步教学（江苏大学出版社）

电子技术基础与应用 半导体器件 项目1 2 单击添加文本标题 自二十世纪初真空二极管、真空三极管问世以来，电子学作为一门新兴学科得到了迅速发展。1950年，第一只“PN结型晶体管”问世，开辟了电子器件的新纪元，引起了一场电子技术革命。 直至今日，以二极管、三极管等晶体管为主的半导体器件仍是构成电子电路的基本元件。半导体器件由于其体积小、质量小、使用寿命长、耗电量小、可靠性强等优点，在现代生产、生活中得到了广泛的应用。 本项目主要介绍二极管和三极管的基本知识。 项目导读 项目导读 3 单击添加文本标题 学习目标 知识目标  能够正确判断二极管和三极管引脚的极性。  能够正确测试二极管和三极管的伏安特性。 技能目标  树立民族自尊心、自豪感和文化自信心。  增强实现中华民族伟大复兴的历史使命感。 素质目标  掌握半导体的基本知识。  掌握PN结的形成原理和单向导电性。  掌握二极管的结构、伏安特性和主要参数。  掌握三极管的结构、电流放大作用、伏安特性和主要参数。 目录 任务1.1 认识二极管 任务1.2 认识三极管 任务1.1 认识二极管 1 PART ONE 任务引入 二极管如下图所示，它由管体和两个引脚构成，其中两个引脚分别为二极管的阳极和阴极。二极管具有单向导电性，二极管的导通和截止相当于开关的接通和断开，它同三极管、电阻、电容和电感等一起，构成了形形色色的电子电路。 任务引入 请选择合适的工具和器材，对二极管进行测试，判断二极管引脚的极性，并通过逐点法绘制二极管的伏安特性曲线。本任务的知识与技能要求如下表所示。 任务内容 认识二极管 学习程度 识记 理解 应用 学习任务 半导体概述 ●     二极管的结构   ●   二极管的伏安特性和主要参数   ●   实训任务 测试二极管的伏安特性     ● 自我勉励 学习目标 任务工单 学生领取任务工单（详见教材），并完成工单内容。 1．知识准备 3．任务实施 2．工具和器材准备 4．任务评价 9 单击添加文本标题 半导体器件都是由半导体制成的。因此，在介绍半导体器件前，需要先了解半导体的基本知识。 1）半导体的基本特性 根据导电性的不同，自然界的物质可分为导体、绝缘体和半导体三大类。 半导体之所以会成为制造电子器件的主要材料，是因为它具有热敏性、光敏性和掺杂性等基本特性。 1.1.1 汽车发动机电控系统的发展 相关知识 1．半导体的基本知识 容易导电的物质称为导体，如铜、铝、银等材料； 很难导电的物质称为绝缘体，如塑料、橡胶、陶瓷等材料； 导电性介于导体和绝缘体之间、电阻率为 的物质称为半导体，如硅、锗、硒及大多数金属氧化物和硫化物等。 相关知识 2）本征半导体的结构特点 本征半导体是指完全纯净的、具有晶体结构的半导体。在半导体器件中，用得最多的本征半导体材料是硅和锗。 将本征半导体材料提纯并制成单晶体后，单晶体中的所有原子便基本上整齐排列了。本征半导体的结构如右图所示。 （1）热敏性。半导体的导电性可随温度的变化而显著改变，利用这种特性可制成各种热敏元件，如热敏电阻和温度传感器等。 （2）光敏性。半导体的导电性可随光照的变化而出现显著变化，利用这种特性可制成光电二极管、光电三极管和光敏电阻等。 （3）掺杂性。半导体的导电性会因掺入微量杂质而出现很大变化，利用这种特性可制成二极管、三极管及各种场效应管等。 相关知识 硅和锗都是四价元素，其原子最外层轨道上有4个电子，称为价电子。这两种元素每个原子的4个价电子不仅受自身原子核的束缚，还与周围相邻的4个原子存在联系，即每个原子的一个价电子与另一个原子的一个价电子组成了共价键。 本征半导体在绝对零度（−275.15 ℃）且没有外界影响的条件下，其价电子全部束缚在共价键中。当本征半导体在温度升高或受到光照时，其价电子会从外界获得一定能量，少数价电子将挣脱共价键的束缚而成为自由电子，并在共价键中留下一个空位，这个空位称为空穴。在本征半导体中，自由电子和空穴成对出现，两者的数量总是相等。这种在热或光的作用下，使本征半导体中产生自由电子和空穴的现象称为本征激发，如右图所示。 相关知识 当共价键中出现空穴时，在外电场或磁场的作用下，邻近的价电子将会填补这个空穴，而这个价电子原来的位置又会留下新的空穴，然后其他价电子又可填补这个新的空穴。 由于价电子参与导电的机理与自由电子有所不同，因此为了区别这两种电子的运动，通常将空穴看作是一种带正电荷的载流子，用空穴的运动代替价电子的运动，空穴所带的电荷与价电子的电荷大小相等，极性相反。因此，本征半导体中存在两种载流子——自由电子和空穴。 3）杂质半导体的结构特点 本征半导体虽然有自由电子和空