泰山医学院 《医学影像电子学》教案 教案 科目：医学影像电子学 每周学时：6 理论学时：72 实验学时：36 总计学时：108 泰山医学院放射学院
泰山医学院 《医学影像电子学》教案 教 案 姓名 学年第学期时间 节次 课程名称 医学影像电子学授课专业及层次 授课内容 半导体的特性、半导体二极管、三极管 学时数3 教学日的 了解半导体的特性、半导体二极管、三极管的原理和性能参数。 重点 半导体的特性、半导体二极管、三极管的原理和性能参数 难点 无 自学内容 PN结的电容效应 使用教具 多媒体 相关学科知识 教学法 启发式教学、互动式教学 讲授内容纲要、要求及时间分配 前言 5分 1.1.1导体、 10分 导体：自然界中很容易导电的物质称为导体，金屈一般都是导体。电阻率(10 104Q·cm） 绝缘体：有的物质几乎不导电，称为绝缘体，如橡皮、陶瓷、塑科和石英。电阻 率(10Q·cm以上) 半导体：另有一类物质的导电特性处于导体和绝缘体之间，称为半导体，如储 硅、碑化镓和一些硫化物、氧化物等。电阻率介于(10一10 ·cm 半导体的特点：导电能力受杂质影响很大：导电能力受温度、光照影响显著。 1.1.2本征半导体 10分 一、本征半导体的结构特点 本征半导体：完全纯净的 结构完整的半导体品体 在硅和储晶体中 母个原 子与其相临的原子之间形成共价键， 共用一对价电子 形成共价键后，每个原子的最外层电子是八个，构成稳定结构。共价键有很强的结合 力，使原子规则排列，形成晶体。 共价键中的两个电子被紧紧束缚在共价键中，称为束缚电子，常温下束缚电子很 难脱离共价键成为自由电子，因此本征半导体中的自由电子很少，所以本征半导体的 导电能力很弱 二、本征半导体的导电机理 1.载流子、自由电子和空穴 在常温下，由于热激发，使一些价电子获得足够的能量而脱离共价键的束缚，成 为自由电子，同时共价键上留下一个空位，称为空穴。 2.本征半导体的导电机理 本征半导体中电流由两部分组成：1.自由电子移动产生的电流：2.空穴移动产 生的电流
泰山医学院 《医学影像电子学》教案 讲授内容纲要、要求及时间分配（附页） 半导体与金属导体导电原理的区别：导体：载流子一一自由电子：半导体：载流子 自由电子利空 1.1.3杂质半号体 N型半导体(Negative):自由电子浓度大大增加的杂质半导体，也称为电子型半导 体。 P型半导体Positive):空穴浓度大大增加的杂质半导体，也称为空穴型半导体 10分 、N型半导体 多数拔流子（多子） 一自由电子（主要由掺杂形成） 少数载流子（少子） 一空穴（本征激发形成） 10分 二、P型半导体 多数载流子一一空穴（主要由参杂形成） 少数载流子一一自由电子（本征激发形成） 5分 杂质半导体的示意表示法 §1.2半导体二极管 5分 1.2.1PW结的形成 利用一定的摻杂工艺使一块半导体的一侧旱P型，另一侧呈N型，则其交界处就 成了PN结 10分 一、PW结正向偏置：P一正，N一负 二、PN结反向偏置：P一负，N一正 得出结论：PW结具有单向导电性。 10分 1.2.3半导体二极管 一、基本结构 二、伏安特性 三、主要参数 1.最大整流电流IF 2.反向击穿电压UB歌 .反向电流R 4. 二极管的极间电容 10分 1.2.4稳压二极管 二极管的击穿二极管处于反向偏置时，在一定的电压范围内，流过PW结的电流很小， 但电压超过某一数值时，反向电流急剧增加，这种现象我们就称为反向击穿。 稳压二极管的参数 (1)稳定电压U (2)电压温度系数aU(%/℃) (3)动态电阻rz越小，稳压性能越好。 (4)稳定电流I、最大、最小稳定电流I、工， (5)大允年功 1.3双极型三极管(BT) 1.3.1基本结构又称为半导体三极管、品体管，或简称为三极管。 1.3.2电流放大原理 5分 三极管具有电流放大作用的条件：
泰山买学院 〔医学影像电子学》教案 内部条件：发射区多数载流子浓度很高：基区很薄，掺杂浓度很小：集电区面积很 大，掺杂浓度低于发射区。 外部条件：发射结加正向偏压（发射结正偏）：集电结加反向偏压（集电结反偏） 思考题：三极管发射极和集电极能否互换？ 5分 1.3.3特性曲线 一、输入特性 二、输出特性 10分 输出特性三个区域的特点： (1)放大区：发射结正偏，集由结反偏 NPw·IiIT.>L。 PNP:UU<U,满足1c=BI (②饱和区：发射结正偏 集电结正偏 NPN:Ue、U>Ue,PP:l<、U< B In>L.=(V..-Uoas)/Re 1≈U=0.3V s一三极管临界饱和压降，1不再受1的控制 (3)截止区：发射结反偏，集电结反偏。 10分 判断三极管的工作状态可有以下方法： 1、根据发射结和集电结的你置电压来判别。 2、根据偏置电流、，ls米判别。 3、根据的值来判别，≥：管子工作在截止区：≥0，管子工作在饱和区 根据品体管的三个电极电位，判别三个电极及管子类型： 原理：硅管：0.7V:锗管：w0.2V NPN管：>00 PNP管：L<0,>0 步骤 管脚两两相减。 其中差值为0.7V(或0.2N)的管脚为B或E,另一管脚为 C,并由此可知是硅管（或锗管）。 假设三个管脚中电位居中的管脚为B,求、，若符合x>0,O,则为NPN 若符合<O.>Q则为PNP. 1.3.4三极管的主要参数 、电流放大系数 1,共射直流电流放大系数 10分 2.共基直流电流放大系数 3.共射交流电流放大系数 4.共基交流电流放大系数 二、反向饱和电流 1.集电极 一基极反向饱和电流m 10分 2.集电极一发射极反向饱和电流ICE0(穿透电流) 三、极限参数 1,集电极最大允许电流I。 10分 集电极电流1C上升会导致三极管的阝值的下降，当B值下降到正常值的三分之二时的 集电极电流即为 2.集-射极反向击穿电压 当集一一射极之间的电压超过一定的数值时，三极管就会被击穿。手册上给出的 数值是25C、基极开路时的击穿电压Uam
泰山医学院 《医学影像电子学)》教案 3.集电极最大允许功耗P集电极电流1k流过三极管，所发出的焦耳热为：P=w 必定导致结温上升，所以PC有限制。 D.SD. 5分 总结本次课内容