电子技术基础导学案.docx
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矿业与煤炭学院电子技术基础教案
《电子技术基础》
教案
编 者:
朱东岳
矿业与煤炭学院
矿业与煤炭学院电子技术基础教案
矿业与煤炭学院电子技术基础教案
目 录
第一章二极管及整流电路 1
第二章晶体三极管及基本放大电路 19
第四章放大电路的负反馈 37
第五章低频功率放大器 61
第六章集成运算放大器 81
第八章直流稳压电源 105
第十章数字电路基础 115
第十一章组合逻辑电路 140
第十二章集成触发器 157
第十三章时序逻辑电路 179
第十四章脉冲的产生与变换 195
第十五章数模转换和模数转换 204
矿业与煤炭学院电子技术教案
【学习目标】:
1、什么是半导体
第一章 晶体二极管及整流电路
第1课时课题:
半导体的主要它特性
2、了解半导体的基本特性
【重点难点】:
1、半导体的基本特性及其分类
2、本征半导体,P型半导体和N型半导体的区别
【导学过程】:
一、预习新知:
学生在预习过程中带着以下问题进行学习和思考
1.常用的半导体材料是哪些?
2.哪些是半导体的特殊性能?
3、何为载流子?
4、N型半导体是在本征半导体中摻入 形成的, 多,
少。
5、P型半导体是在本征半导体中摻入 形成的, 多,
少。
(一)、知识链接
(二)、自主学习
学生在课堂学习过程中完成以下任务
1、半导体的基本特性
热敏性:
半导体的导电能力随着温度的 而 光敏性:
半导体的导电能力随 的变化有显著改变
杂敏性:
半导体的导电能力因 而发生很大的变化
2、本征半导体(概念)
3、杂质半导体(概念)
4、根据摻杂性质的不同,可分为两种类型, 半导体和 半导体
二、课堂导学
(一)、引入
自然界中有容易导电的物质,有能够可靠隔绝电流的物质。
同学们想一想有没有介于这两种物质之间的物质呢?
(二)、自主学习汇报
1、半导体的基本特性
热敏性:
半导体的导电能力随着温度的 升高 而 导电能力增强 光敏性:
半导体的导电能力随光照 的变化有显著改变
杂敏性:
半导体的导电能力因 掺入杂质 而发生很大的变化
2、本征半导体(概念)
3、杂质半导体(概念)
4、根据摻杂性质的不同,可分为两种类型, P 半导体和 N 半导体
(三)、教师点拨(重难点的讲解、举例说明等)
1、N型半导体是在本征半导体中摻入五价元素(磷或砷) 形成的, 自由电子 多,
空穴数量 少。
2、P型半导体是在本征半导体中摻入三价元素(硼) 形成的,空穴数量 多,
自由电子 少。
(四)、课堂练习
1、半导体与金属相比有什么特点?
2、半导体具有哪些主要特征?
3、什么是P型半导体?
什么是N型半导体?
(五)课堂小结(要点归纳等)
1、半导体的基本特性及其分类
2、本征半导体,P型半导体和N型半导体的区别
【课后作业】:
一、基础训练
(一)、什么是P型半导体?
什么是N型半导体?
二、拓展训练或推荐作业
8
N型半导体本身是带负电,还是电中性?
【总结反思】:
第2课时课题:
晶体二极管
【学习目标】:
1、PN结的相关知识
2、掌握二极管的外形及符号,单向导电性
3、通过图片和实物展示,让大家对不同种类二极管的外型有所认识
【重点难点】:
1、什么是PN结,及PN结的特性
2、二极管的外形及符号,单向导电性
【导学过程】:
一、预习新知:
1、二极管的基本结构?
2、二极管的电路图形符号?
3、二极管的导电特点?
(一)、知识链接
1、什么是半导体?
2、半导体的特性?
3、什么是P型半导体?
什么是N型半导体?
(二)、自主学习
1、PN结
PN结是二极管的核心,具有
2、二极管的外形和符号外形
在一个密封的管体两端有二根电极引线,一个是 (又称阳极),另一个是
(又称阴极)。
通常在管体外壳上印有一定标记区分两个电极。
图形文字符号
注:
将常见的二极管通过图片以及实物进行展示
3、二极管的单向导电性
实验电路(根据要求画出电路图)
二极管
正 偏
反 偏
外加电压
正向电压
反向电压
电路状态
(描述实验现象)
(a)加一定的正向电压 (b)加反向电压实验分析
二极管加一定的正向电压时 ,加反向电压时 。
实验结论
二极管具有
二、课堂导学
(一)、引入
我们在实验中可以得到二极管的导电特性。
(二)、自主学习汇报
1、二极管加一定的正向电压时 导通 ,加反向电压时 截止 。
2、二极管具有 单向导电性
(三)、教师点拨
1、二极管的电路图形顾好的箭头一边代表正极,另一边代表负极,儿箭头所指方向是正电流流通的方向。
2、二极管的单向导电性
(四)、课堂练习
画出二极管的电路图形符号,并说明二极管的主要特性。
(五)课堂小结(要点归纳等)
1、二极管的结构与电路符号
2、二极管的单向导电性
【课后作业】:
一、基础训练
分析图示电路中当开关S闭合后,H1和H2两个指示灯,哪一个可能发光?
解:
【总结反思】:
【学习目标】:
第3课时课题:
晶体二极管
1、通过本节课的学习掌握二极管的伏安特性
2、学习有关二极管的击穿特性
3、介绍常见的主要参数
【重点难点】:
1、二极管的伏安特性
2、二极管的击穿特性
3、介绍常见的主要参数
【导学过程】:
一、预习新知:
(一)、知识链接
二极管加一定的正向电压时 ,加反向电压时 ,二极管具有
(二)、自主学习
1、何为二极管的伏安特性?
2、描述二极管的击穿特性
3、二极管的主要参数
4、二极管的简易测量二、课堂导学
(一)、引入
为了更好的研究和使用二极管,我们就要弄清楚二极管有什么特性?
(二)、自主学习汇报
1、何为二极管的伏安特性?
加在二极管两端的电压与流过二极管的电流的关系称为二极管的伏安特性
2、二极管的主要参数
最高反向工作电压,最大整流电流,反向饱和电流,最高工作频率
(三)、教师点拨
1、二极管的伏安特性曲线中,正向特性:
(1)外加电压较小时,二极管呈现的电阻较大,正
向电流几乎为零,称为不导通区或死区。
(2)正向电压超过死区电压时,PN结内电场几乎被
抵消,二极管呈现的电阻很小,二极管导通。
反向特性:
(1)反向截止区
(2)反向击穿区
2、二极管的主要参数
最高反向工作电压,最大整流电流,反向饱和电流,最高工作频率
3、二极管的简易测量
(四)、课堂练习
1、选用二极管时主要考虑哪些参数?
2、锗二极管的死区电压是 V,硅二极管的死区电压是 V。
锗二极管导通时的电压降是 V,硅二极管导通时的电压降是 V。
3、有一只二极管,测得正向电阻为1.2KΩ,反向电阻为520KΩ,该管子能使用吗?
(五)课堂小结
1、二极管的伏安特性
2、介绍常见的主要参数
3、二极管的简易测量
【课后作业】:
一、基础训练
能测量给定二极管的正极二、拓展训练或推荐作业教科书P31三-2
【总结反思】:
【学习目标】:
第4课时课题:
整流电路
1、单相半波整流电路的组成,工作原理及简单计算;
2、整流二极管的选择;
【重点难点】:
1、单相半波整流电路的工作原理。
【导学过程】:
一、预习新知:
(一)、知识链接
1、二极管具有
2、在二极管的4个主要参数中,反向截止时应注意的参数是 和 。
(二)、自主学习
1、照图画出单相半波整流原理图
A
B
2、单相半波整流原理
u2正半周,A“+”B“-”,V ,uL=u2;u2负半周,A“-”B“+”,V ,uL=0;
u
2
p
2p 3p 4p
O wt
u
L
O
wt
二极管在交流电的半个周期内导通,有输出电压uL
1、 根据输入波形u2画出输出波形uL
.
5、主要参数计算
输出电压平均值 uL= 。
输出电流平均值IL= 。
通过二极管的平均电流 IF= 。
二极管承受的最大反向电压UR= 。
二、课堂导学
(一)、引入
整流电路的功能是将交流电转换成脉动直流电
(二)、自主学习汇报
主要参数计算
输出电压平均值 VL=0.45V2 。
输出电流平均值IL= 0.45 V2/RL 。
(三)、教师点拨
单相半波整流电路的工作原理
(四)、课堂练习
1、半波整流电路只要由 , 和 所构成。
2、半波整流电路中的二极管承受反向电压的最大值为变压器二次侧电压有效值的 倍。
3、半波整流电路的变压器二次侧电压为10V,其负载上的直流电压为 。
A、9V B、4.5V
C、14V D、2.2V
(五)课堂小结
1、直流稳压电源的四部分组成;
2、单相半波整流电路的工作原理。
【课后作业】:
一、基础训练
1、直流稳压电源的四部分组成
二、拓展训练或推荐作业
1、半波整流电路的负载上直流电压为9V,则二次侧所承受的最高反向电压的实际值是
。
A、20V B、40V
C、28.28V D、56.56V
【总结反思】:
第5课时课题:
整流电路
【学习目标】:
1、单相整流电路的组成,工作原理及简单计算;
2、整流二极管的选择
【重点难点】:
1、单相桥式整流电路的工作原理;
2、整流二极管的选择。
【导学过程】:
一、预习新知:
(一)、知识链接
整流电路是利用二极管的
(二)、自主学习
1、画出桥式整流电路电路图
,将交变电流变换成单方向的脉动电流。
2、工作原理
(1)v2正半周时,如图(a)所示,A点电位高于B点电位,则 、 导通( 、 截止),
i1自上而下流过负载RL;
(2)v2负半周时,如图(b)所示,A点电位低于B点电位,则 、 导通( 、 截止),
i2自上而下流过负载RL。
桥式整流电路工作过程
3、根据输入波形V2画出输出波形VL
u
2
p
2p 3p 4p
O wt
u
L
O
wt
9
4、负载和整流二极管上的电压和电流
(1)负载电压VL=
(2)负载电流IL=
(3)二极管的平均电流IV=
(4)二极管承受反向峰值电压VRM=
二、课堂导学
(一)、引入
整流电路的功能是将交流电转换成脉动直流电
(二)、自主学习汇报
(三)、教师点拨
1、单相桥式整流电路的工作原理;
2、整流二极管的选择。
(四)、课堂练习
1、桥式整流电路输出的直流电压为变压器二次侧电压有效值的 倍。
A、0.45 B、0.707
C、1.414 D、0.9
2、在桥式镇流电路中,整流二极管承受的最高反向电压是 。
2
A、2VL B、 V2
2
C、0.9V2 D、2 V2
(五)课堂小结
1、单相桥式整流电路的工作原理;
2、整流二极管的选择。
【课后作业】:
一、基础训练
整流电路的作用是什么?
二、拓展训练或推荐作业
桥式整流电路中,当电路分别出现以下故障时
,分析对电路正常工作的不良影响。
(1)二极管V1极性接反时;
(2)二极管V2开路或脱焊;
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(3)二极管V2击穿短路;
(4)负载RL被短路
【总结反思】:
【学习目标】:
第6课时课题:
滤波电路
1、能理解并掌握电容滤波电路的原理。
3、能根据输出的直流电压和电流选择滤波电容、画出电路图。
【重点难点】:
1、电容滤波的原理与特性
2、常用的滤波电路及性能比较
【导学过程】:
一、预习新知:
(一)、知识链接
整流电路的功能是将交流电转换成
(二)、自主学习
二、自主学习
1、画出电容滤波电路电路图
2、 工作原理
(1)在输入电压上升超过电容端电压时,整流二极管 和 正向导通,向滤波电容C迅速充电,电容C两端电压VC与V2同步上升,并达到V2的峰值。
(2)在输入电压下降到低于电容两端电压时,整流二极管 、 、 和 均反向截止。
于是电容要通过RL放电,维持了负载RL的电流。
3、主要参数计算
(1)半波整流电路加滤波电容
输出电压UL= 开路时UL= 二极管最高反向电压VBM≥
(2)全波整流电路加滤波电容
输出电压UL= 开路时UL= 二极管最高反向电压VBM≥
二、课堂导学
(一)、引入
整流电路输出的是脉动直流电,含有很大的交流成分,因而不能直接作为电子设备的直流电源来使用。
为此需要将脉动直流电中的交流成分滤除掉。
(二)、自主学习汇报
(三)、教师点拨
1、电容滤波的原理与特性
2、常用的滤波电路及性能比较
(四)、课堂练习
1、在桥式整流电路中,若有一只二极管断开,则负载两端的直流电压将
A、变为0 B、下降
C、升高 D、保持不变
(五)课堂小结
1、掌握滤波电路及性能
2、掌握滤波电路主要参数计算
【课后作业】:
一、基础训练
阐述电容滤波电路的原理。
二、拓展训练或推荐作业例1-1
【总结反思】:
【学习目标】:
第7课时课题:
滤波电路
1、了解电感滤波的原理与特性
2、了解复式滤波电路
【重点难点】:
电感滤波的原理与特性
【导学过程】:
一、预习新知:
(一)、知识链接
滤波电路就是要将脉动直流电中的 成分滤除掉。
(二)、自主学习
1、画出电感滤波电路和复式滤波电路电路图
2、滤波原理
电感具有 电流变化的作用,当负载电流增加时,电感线圈会产生 来阻止电流的增加;当负载电流减少时,电感线圈会 来阻止电流减少。
3、电路特点
二、课堂导学
(一)、引入
整流电路输出的是脉动直流电,含有很大的交流成分,因而不能直接作为电子设备的直流电源来使用。
为此需要将脉动直流电中的交流成分滤除掉。
(二)、自主学习汇报
(三)、教师点拨
电感滤波的原理:
当电流增加时,电感线圈产生自感电动势阻止电流增加,同时将一部分电能转化为磁场能量;当电流减小时,电感线圈释放能量,阻止电流减小。
(四)、课堂练习
1、电感滤波器是在负载回路 而构成的。
A、并联电感 B、串联电感
C、串联电阻 D、并联电感与电容
2、以下电路中 不属于复式滤波器。
A、LC-π型滤波器 B、L型滤波器
C、RC-π型滤波器 D、电容滤波器
(五)课堂小结
1、电感滤波器及复式滤波器的电路构成
2、各种滤波电路的工作原理及优缺点是什么?
【课后作业】:
一、基础训练教科书P24-1
二、拓展训练或推荐作业
在桥式整流电路中,当电路出现如下故障时,用万用表测量输出直流电压VL应分别为多少?
(1)V1被烧断,C开路
(2)C开路
(3)RL开路
【总结反思】:
第8课时课题:
特种二极管及其应用
【学习目标】:
1、熟悉稳压管的伏安特性及主要参数;
2、了解发光二极管的功能及应用;
3、了解光电二极管的特性及主要参数;
4、了解片状二极管的类型及常见的片状封装形式。
【重点难点】:
稳压二极管的稳压原理
【导学过程】:
一、预习新知:
(一)、知识链接
做出二极管的伏安特性曲线
(二)、自主学习
1、稳压管
(1)主要特性
(2)主要参数
2、发光二极管
(1)功能
(2)种类
(3)主要参数
(1)测量
3、光电二极管
(1)特性
(2)种类
(3)测量
4、无引线片状二极管
(1)特性
(2)种类
(3)封装
二、课堂导学
(一)、引入
为了适应各种不同功能的要求,许多特殊二极管应运而生。
(二)、自主学习汇报
稳压二极管,发光二极管,光电二极管
(三)、教师点拨
稳压二极管的工作原理及参数说明
(四)、课堂练习
1、稳压管的稳定电压VZ是指其
A、反向偏置电压 B、正向导通电压
C、死区电压 D、反向击穿电压
2、发光二极管发光时,正向压降一般在 之间。
3、光电二极管有光线照射时,反向电阻 。
4、SOT-23封装的片状二极管,1脚是 ,2脚是 ,3脚是 。
(五)课堂小结
1、稳压管、发光二极管、光电二极管的特性及应用;
2、无引线片状二极管的优越性。
【课后作业】:
一、基础训练
1、稳压管与普通二极管比较,特性上的主要差异是什么?
二、拓展训练或推荐作业
2、利用稳压管的正向电压降,是否也可以稳压?
【总结反思】:
第二章 晶体三极管及基本放大电路
第1课时课题:
2.1晶体三极管(第一、二课时)
【学习目标】:
1、通过对各种不同的实际情况的分析、判断、探索,培养学生的计算应用能力。
2、了解晶体三极管的结构;
3、掌握晶体三极管的电流分配关系。
【重点难点】:
晶体三极管电流分配关系
【导学过程】:
1、预习新知:
(一)、知识链接
1、N型半导体是在本征半导体中摻入 形成的, 多, 少。
2、P型半导体是在本征半导体中摻入 形成的, 多, 少。
(二)、自主学习
1、结构与分类
(1).外形
填写下列三极管的封装形式
( ) ( ) ( ) ( )
(2)、结构二、课堂导学
(一)、引入
三极管的核心是两个互相联系的PN结,按两个PN结的组合方式不同,可分为( )型和( )型两类。
(二)、自主学习汇报
三极管内部有发射区、基区和集电区,引出电极分别为发射极e、基极b、集电极c。
发射区与基区之间的PN结称为发射结,集电区与基区之间的PN结称为集电结
(3).分类
三极管的种类很多,通常按以下方法进行分类:
按半导体制造材料可分为:
( )管和( )管。
硅管受温度影响较小、工作稳定,因此在自动控制设备中常用硅管。
按三极管内部基本结构可分为:
( )型和( )(型两类。
目前我国制造的硅管多为NPN型(也有少量PNP型),锗管多为PNP型。
按工作频率可分为:
高频管和低频管。
工作频率高于3MHz为( )管,工作频率在3MHz以下为(
)管。
按功率可分为:
( )管和( )管。
耗散功率小于1W为小功率管,耗散功率大于1W为大功率管。
按用途可分为:
( )三极管和( )三极管等。
(三)、教师点拨
2、三极管的电流放大作用
(1).三极管放大条件
要使三极管能够正常放大信号,发射结应加正向电压,集电结应加反向电压。
NPN管偏置电路 PNP管偏置电路
电源VCC通过偏置电阻Rb为发射结提供正向偏置,RC阻值小于Rb阻值,所以集电结处于反向偏置。
(2).三极管的电流放大作用
三极管各电极电流关系的测量电路三极管电流分配关系:
IE=IC+IB
三极管电流放大倍数:
β=ΔIC/ΔIB
当ΔIB有一微小变化,就能引起ΔIC较大的变化,这种现象称为三极管的电流放大作用。
在实际放大电路中,除了共发射极联接方式外,还有共集电极和共基极联接方式。
共发射极接法 共基极接法 共集电极接法
(四)、课堂练习
1、三极管具有两个PN结:
结, 结;还有三个区, , , 。
2、放大电路的基本性能是具有 能力
3、三极管输出特性曲线可分为 、 和 三个区域。
(五)课堂小结
1、三极管结构
2、电流分配与放大
【课后作业】:
【总结反思】:
课题:
2.1晶体三极管(第3、4课时)
【学习目标】:
1、掌握共射极输入和输出特性,理解其含义;
2、了解三极管主要参数的含义,了解器件手册的查阅方法
3、学会三极管的测试方法
【重点难点】:
三极管主要参数及测试方法
【导学过程】:
一、预习新知:
(一)、知识链接
1、三极管具有两个PN结:
结, 结;还有三个区, , , 。
2、三极管放大条件 。
3、电流分配关系 。
(二)、自主学习
1、三极管的特性曲线
(1).输人特性曲线
输人特性曲线是反映三极管输人回路电压和电流关系的曲线,它是在输出电压VCE为定值时,iB与vBE对应关系的曲线。
当输入电压vBE较小时,基极电流iB很小,通常近似为零。
当vBE大于三极管的死区电压vth后,iC开始上升。
三极管正常导通时,硅管VBE约为0.7V,锗管约为0.3V,此时的VBE值称为三极管工作时的发射结正向压降。
(2).输出特性曲线
输出特性曲线是反映三极管输出回路电压与电流关系的曲线,是指基极电流IB为某一定值时,集电极电流IC与集电极电压VCE对应关系的曲线。
截止区 习惯把IB=0曲线以下的区域称为截止区,三极管处于截止状态,相当于三极管内部各极开路。
在截止区,三极管发射结反偏或零偏,集电结反偏。
放大区 它是三极管发射结正偏、集电结反偏时的工作区域。
最主要特点是IC受IB控制,具有电流放大作用。
饱和区 当VCE小于VBE时,三极管的发射结和集电结都处于正偏,此时IC已不再受IB控制。
此时管子的集电极—发射极间呈现低电阻,相当于开关闭合。
二、课堂导学
(一)、引入
三极管器件手册的使用
三极管的类型非常多,从晶体管手册可以查找到三极管的型号,主要用途、主要参数和器件外形等,这些技术资料是正确使
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