6.1 二极管（课件）-《电工电子技术与技能》同步精品课堂（高教版）

《电工电子技术与技能》（高教版） 高等教育出版社 同步精品课程——中职专业课 第6章 常用半导体器件 6.1 二极管 知识目标 1. 理解PN结的形成原理和作用，能够描述PN结的结构特点以及在二极管中的应用。 2. 掌握二极管的构造及导电特性，包括正向导通和反向封锁状态下的特性，能够解释二极管是如何实现电流整流的。 能力目标 1. 理解和分析PN结的形成原理，能够准确描述PN结的结构特点，并解释其在二极管中的作用。 2. 能够分析和解释二极管的构造及导电特性，包括正向导通和反向封锁状态下的特性，具备进行电路分析和设计的基本能力。 情感目标 1. 培养学生分析问题和解决问题的能力，通过实际操作和实验加深对二极管知识的理解和应用。 2. 鼓励学生在识别和检测二极管引脚时保持耐心和细心，培养他们的观察力和实验操作的细致性。 三维目标 导入情景 01 下图所示的是二极管的结构 新知学习 02 二、 PN结 在纯净的半导体硅或锗中掺入不同的微量元素后，得到两种导电特性不同的半导体:以负电荷(自由电子)导电为主的N型半导体和以正电荷(空穴)导电为主的P型半导体。 新知学习 02 二、 PN结 将P型半导体和N型半导体用特殊工艺结合在一起，在它们的交界处就形成一个很薄的区域，称为PN结，如图3.6.1所示。PN结具有特殊的单向导电性，它是构成各种半导体器件的基础。 新知学习 02 二、二极管的构造与特性 1.构造及导电特性 由PN结的P区和N区各接出一条引线，再封装在管壳里，就构成一个二极管。P区引出端称为正极(阳极),N区引出端称为负极(阴极)，如图3.6.2(a)所示。二极管的文字符号为VD，图形符号如图3.6.2(b)所示。 新知学习 02 二、二极管的构造与特性 将电池、一个二极管、一个指示灯按图3.6.3(a)所示电路连接实物图如图3.6.3(b)所示。在该实验中，二极管的正极接电源正极负极接电源负极，称为给二极管加正向电压。接通电源后，观察到指示灯亮。将图3.6.3(a)中二极管反向，即二极管正极接电源负极，负极接电源正极，称为给二极管加反向电压。实物图如图3.6.3(c)所示接通电源，观察到指示灯不亮。 新知学习 02 二、二极管的构造与特性 新知学习 02 二、二极管的构造与特性 由实验可知，二极管加正向电压时导通，有较大的电流通过;加反向电压时截止，几乎没有电流通过。即:二极管具有单向导电性，这是二极管最重要的特性，它是由PN结的特性所决定的。二极管正向电阻小，反向电阻大。 通常认为理想二极管的正向电阻为零，反向电阻为无穷大。 新知学习 02 二、二极管的构造与特性 2.二极管的伏安特性 二极管两端的电压和流过二极管的电流之间的关系称为二极管的伏安特性。二极管的种类很多，参数也有差别，但它们的伏安特性曲线大致相似。普通硅二极管的伏安特性曲线如图3.6.4所示。 新知学习 02 二、二极管的构造与特性 二极管的伏安特性 新知学习 02 二、二极管的构造与特性 由曲线可以看出二极管具有: 1.正向特性 死区电压：正向电压超过某一数值后，才有明显的正向电流。 硅：=0.5V；锗：=0.1V 正向导通电压U范围： 硅：0.6~0.8V（计算时取0.7V） 锗：0.1~0.3V（计算时取0.2V） 使用时应加限流电阻。 反向电流很小，与温度有关； |U | 击穿电压，击穿导通， 反向电流急剧增加； 新知学习 02 二、二极管的构造与特性 2.反向特性 反向电流很小，与温度有关：|U | 击穿电压，击穿导通，反向电流急剧增加； 新知学习 02 二、二极管的构造与特性 3.二极管的主要参数 （1）最大正向电流 二极管长时间连续工作时，允许流过的最大正向平均电流。 （2）最高反向工作电压 二极管正常工作时，允许承受的最大反向工作电压。 新知学习 02 二、二极管的构造与特性 （3）正向导通电压 二极管通过额定正向电流时，在两极间所产生的导通压降。 （4）反向电流 二极管通过额定正向电流时，在两极间所产生的导通压降。 新知学习 02 1.二极管的种类 依据制作材料不同，二极管可分为硅二极管和锗二极管两大类;依据结构形式不同，二极管可分为点接触型、面接触型及平面型二极管。依据用途不同，常见二极管的分类见表3.6.1。 二、二极管的种类与识别 新知学习 02 二、二极管的种类与识别 新知学习 02 2.二极管的检测与识别 在电子线路的装配过程中，使用二极管前要先判别其极性，并检查质量好坏，否则电路不仅不能正常工作，而且可能烧坏二极管和其他元器件。 (1)用指针式万用表检测二极管的引脚极性与性能 检测原理:根据二极管的单向导电性以及指针式万用表转换开关在电 二、二极管的种类与识别 新知学习 02 阻挡时的使用特点(此时，表内电源正极与黑表笔相接，负极与红表笔相接)。 检测方法:将指针式万用表转换开关拨到电阻挡，一般用RX 100挡或Rx1k挡(Rx1挡电流较大，Rx10 k挡电压较高，都容易损坏管子)。对调红、黑表笔，分别测出二极管的正、反向电阻，二极管检测示意图如图3.6.6所示。 二、二极管的种类与识别 新知学习 02 二极管好坏的判别方法:上述检测中，如果两次测量的阻值相差很大，说明该二极管性能良好;如果两次测量的阻值都很小，说明二极管已被击穿;如果两次测量的阻值都很大，说明二极管内部已经断路;如果两次测量的阻值相差不大，说明二极管性能欠佳。 二、二极管的种类与识别 新知学习 02 二极管正、负极的判别方法:上述检测中，如果二极管性能良好，那么根据测量阻值小的那一次的表笔接法( 称为正向连接)，如图3.6.6(a)所示，判断出与黑表笔连接的一端是二极管的正极，与红表笔连接的一端是二极管的负极。 二、二极管的种类与识别 新知学习 02 一、实训目的 学会识别与检测二极管引脚极性的方法，掌握检测二极管性能好坏的技能。 二、实训要求 1.识读所提供二极管的引脚极性 2.分别用指针式万用表和数字式万用表检测所提供的二极管的极性和性能好坏。 三、实训器材 指针式万用表1只，数字式万用表1只，不同型号的二极管3 只。 二、二极管引脚的识别与检测 新知学习 02 四、实训步骤 1.根据封装形式识别所提供二极管的引脚极性，并做好标注。 2.分别用指针式万用表和数字式万用表检测二极管的引脚极性，并与识别结果作比较，看是否一致。 3.分别用指针式万用表和数字式万用表检测二极管性能好坏并将两种结果作比较，看是否一致。 五、注意事项 测量时，手不要同时触及二极管的两极，避免人体电阻与被测器件并联，影响测量结果的准确性。 二、二极管的种类与识别 小试牛刀 题目 1： 二极管属于以下哪种器件？ A. 有源器件 B. 无源器件 C. 半导体器件 D. 电容器件 答案：B。二极管属于无源器件。 尝试解答下面习题 小试牛刀 题目 2： 二极管种类中，具有双向导电特性的是： A. 齐纳二极管 B. 肖特基二极管 C. 功率二极管 D. 肖特基势垒调谐二极管 答案：D。肖特基势垒调谐二极管具有双向导电特性。 尝试解答下面习题 单相变压器的基本结构包括以下哪些部分？ A. 铁芯、初级绕组、次级绕组、绝缘材料 B. 铁芯、次级绕组、初级绕组、绝缘材料 C. 铁芯、绝缘材料、初级绕组、次级绕组 D. 初级绕组、次级绕组、铁芯、绝缘材料 解析：正确答案是A。单相变压器的基本结构包括铁芯、初级绕组、次级绕组和绝缘材料等组成部分，它们共同实现电能的变压和传输。 小试牛刀 题目 3： 二极管的构造中，P型半导体的掺杂杂质通常是： A. 五价元素 B. 四价元素 C. 三价元素 D. 二价元素 答案：A。P型半导体的掺杂杂质通常是五价元素。 尝试解答下面习题 小试牛刀 题目 4： 二极管的反向击穿电压是指： A. 二极管的最大耗散功率 B. 二极管的最大反向电压 C. 二极管导通时的电压 D. 二极管正向导通时的电压 答案：B。反向击穿电压是指二极管能够承受的最大反向电压。 尝试解答下面习题 题目 5： 以下哪个参数不是二极管的主要参数之一？ A. 电流 B. 电压 C. 温度系数 D. 最大耗散功率 答案：C。温度系数通常不是二极管的主要参数之一。 小试牛刀 尝试解答下面习题 题目 6： 如何确定LED的引脚极性？ A. 通过观察引脚颜色 B. 通过测量引脚长度 C. 通过使用万用表测量导通情况 D. 通过观察引脚形状 答案：C。要确定LED的引脚极性，可以使用万用表测量引脚的导通情况。 小试牛刀 尝试解答下面习题 题目 7： 电路如图示：已知E=5V，, 求： 的波形。 解析：此类电路的分析方法： 将二极管看成理想二极管 1.当D的阳极电位高于阴极电位时，D 导通，将D作为一短路线； 2.当D的阳极电位低于阴极电位时，D 截止，将D作为一断开的开关； 小试牛刀 尝试解答下面习题 题目 8： 根据电路，求的波形 解析： 小试牛刀 尝试解答下面习题 题目 9： 图3.6.9中，已知V,为硅管，求输出端Y的电位并说明二极管的作用。 解析：优先导通，则 =(3-0.7) V= 2.3 V 导通后，因加反向偏压而截止，起隔离作用，起钳位作用，将Y端的电位钳制在2.3 V。 小试牛刀 尝试解答下面习题 课堂小结 03 本节课围绕二极管的基础知识展开，学生在课上学习了PN结的形成原理以及二极管的构造和导电特性。 他们深入了解了二极管的伏安特性曲线，在正向电压下的导通特性，以及反向电压下的封锁特性。 此外，学生还学习了二极管的主要参数，包括最大耗散功率和最大反向电压，以便正确选型和应用二极管。 在了解二极管的种类和识别方法后，学生学习了LED的应用和工作原理，认识到 LED 是一种重要的光电器件。 最后，通过学习二极管引脚的识别与检测方法，学生掌握了如何准确确定二极管的极性。这些知识不仅扩展了学生的电子器件理解，还为他们日后的电子电路设计和实验奠定了坚实基础。 作业布置 04 1.请解释PN结是如何形成的，以及它的作用是什么？ 2.请列举并简要说明至少三种常见的二极管种类，以及它们的特点和应用领域。 3.你认为在电子设备维修中正确识别二极管引脚的重要性是什么？请结合案例进行论述。 感谢观看 $$