常用半导体器件教案

常用半导体器件教案（精选3篇）

1.常用半导体器件教案 篇一

尊敬的各位领导、各位老师下午好，我今天说课的题目是：平衡PN结

一、分析教材

首先我对本节的教材内容进行分析：

《半导体器件物理》是应用物理学专业的一门重要专业方向课程。通过本课程的学习，使学生能够结合各种半导体的物理效应掌握常用和特殊半导体器件的工作原理，从物理角度深入了解各种半导体器件的基本规律。PN结是构成各类半导体器件的基础，如双极型晶体管、结型场效应晶体管、可控硅等，都是由PN结构成的。PN结的性质集中反映了半导体导电性能的特点，如存在两种载流子、载流子有漂移运动、扩散运动、产生与复合三种基本运动形式等。获得在本课程领域内分析和处理一些最基本问题的初步能力，为进一步深入学习和独立解决实际工作中的有关问题奠定一定的基础。

根据以上分析，结合本节教学要求，再联系学生实际，我确立了以下教学目标：

1、知识目标

(1)了解PN结的结构、制备方法；

(2)掌握平衡PN结的空间电荷区和能带图；

(3)掌握平衡PN结的载流子浓度分布。

2、能力目标

(1)通过典型图例，指导学生进行观察和认识PN结，培养学生的观察现象、分析问题以及理论联系实际的能力；

(2)指导学生自己分析，借助教材和图例，培养学生的动手能力以及通过实验研究问题的习惯；

3、情感目标

(1)培养学生学习半导体器件物理的兴趣，进而激发学生对本专业热爱的激情；

(2)培养学生科学严谨的学习态度。

考虑到一方面学生的文化基础比较薄弱，综合解决问题的能力有待提高，另一方面，对于高职类学校的学生而言，要求有较强的动手能力，我把教学的重点和难点设置如下：

1、教学重点

平衡p–n结空间电荷区的形成；平衡p–n结的能带图

2、教学难点

平衡p–n结中载流子的分布

二、说教法

兴趣是推动学生求知欲的强大动力，在教学中把握学生好奇心的特点至关重要。另一方面，在教学课堂中，不仅要求传授书本的理论知识，更要注重培养学生的思维判断能力、依据理论解决实际问题的能力以及自学探索的能力。据此，我准备以演示法和引导式教学为主，遵循学生为学生为主体，教师为主导的原则，通过讲授理论知识，使学生获得必要的感性认识，让疑问激起他们的学习研究兴趣，然后再引导学生掌握必要的基础知识，最后在开放的课堂上提供学生进一步研究的机会，满足他们的好奇心，开发他们的创新潜力。

三、说学法

学生是教学活动的主体，教学活动中要注意学生学法的指导，使学生从“学会”转化为“会学”。根据教学内容，本节采用观察、分析的学习方法，在做好演示图例的同时，引导学生合作讨论，进而获取知识。

另外，在教学过程中，我还会鼓励学生运用探究性的学习方法，培养他们发现、探究、解决问题的能力。

四、说教学过程

为了完成教学目标，解决教学重点，突破教学难点，课堂教学我准备按以下几个环节展开：

1、新课导入

通过半导体物理基础的学习，分析了P型和N型半导体中的载流子浓度分布和运动情况，如果将P型和N型半导体结合在一起，在二者的交界处就形成了PN结。首先学习PN结。引出问题：什么是PN结？

设计意图：通过问题的提出，引导学生形成对所学事物的轮廓，丰富他们的感性认识，吸引学生的注意力和好奇心。

2、讲解新课

通过讲解在本征半导体中参入不同杂质，引出半导体的一个特殊结构：PN结。

(1)讲解PN结

用图示演示PN结的基本结构，两种不同类型的半导体：P型半导体和N型半导体。为了加深学生的理解，可以采用情景教学的方式，让学生在轻松有趣的互动游戏中掌握枯燥的概念。

(2)平衡PN结的空间电荷区和能带图

通过图例展示，教师讲解平衡PN结空间电荷区的形成和能带图，然后让学生复述，倾听学生自己的理解，在此基础上进一步分析，讲解各名词的概念：扩散、漂移、空间电荷区、自建电场、势垒、势垒区。

(3)平衡PN结的接触电势差

由此，也进一步引出N区和P区之间存在电势差，称为PN结的接触电势差。给出n区电子浓度、p区空穴浓度的公式，引导学生推导接触电势差。

(4)平衡PN结的载流子浓度分布

通过图示回顾上课过程中提到的空间电荷区、自建电场、扩散、漂移、载流子的耗尽等概念，总结平衡PN结的载流子浓度分布并给出示意图。

3、归纳总结，布置作业

设计问题，由学生回答问题,通过设问回答补充的方式小结，学生自主回答三个问题，教师关注全体学生对本节课知识的掌握程度，学生是否愿意表达自己的观点。

(1)什么是PN结？

(2)PN结的制备方法有哪些？

(3)平衡PN结的空间电荷区是如何形成的？

(4)平衡PN结的能带图中费米能级的作用？

(5)平衡PN结接触电势差的推导过程？

设计意图：通过提问方式引导学生进行小结，养成学习——总结——再学习的良好习惯，发挥自我评价作用，同时可培养学生的语言表达能力。作业分层要求，做到面向全体学生，给基础好的学生充分的空间，满足他们的求知欲。

五、板书设计

采用三栏式

以上，我从教材、教法、学法、教学过程和板书设计五个方面对本课进行了说明，我的说课到此结束，谢谢各位评委老师。

2.常用半导体器件教案 篇二

课程编号：

课程名称：功率半导体器件应用/ Applications of Power Semiconductor Devices 课程总学时/学分：48/3.0

（其中理论36学时，实验12学时）适用专业：电子科学与技术专业

一、教学目的和任务

功率半导体器件应用是电子科学与技术本科专业必修的一门专业核心课程。

功率半导体器件应用讲述功率器件（分立的和集成）的结构、功能、特性和特征，在此基础上分析当前电力电子技术中使用的各种类型功率半导体器件，包括功率晶体管、晶闸管、各类晶闸管及其应用、静电感应功率器件、双极-MOS功率器件，并包含了可靠工作条件，更进一步讲述其重要应用。根据电子科学与技术本科专业的特点和应用需要，在掌握功率半导体器件基本原理的基础上，使学生对功率半导体器件的应用有一个全面而系统的认识，并培养学生在工程实践中的应用能力，提高学生的创新能力。

二、教学基本要求

通过对计算机控制技术课程的学习，要求学生：

（1）了解如何使用和选择功率半导体，以及半导体和PN结的物理特性以及功率器件可靠工作的条件。

（2）熟悉功率器件的可靠工作条件以及在电力电子中的应用。

（3）掌握功率晶体管、晶闸管、各类晶闸管及其应用、金属-氧化物-半导体场效应功率晶体管、双极-MOS功率器件的结构、功能及其应用。

（4）掌握功率晶体管、晶闸管、各类晶闸管及其应用、金属-氧化物-半导体场效应功率晶体管、双极-MOS功率器件的结构、功能及其应用。

三、教学内容与学时分配

第一章（知识领域1）：功率半导体器件应用概述（2学时）。

（1）知识点：轨道交通系统中的应用；新能源技术中的应用；智能电网中的应用。（2）重点与难点： 重点是轨道交通系统中的应用、新能源技术中的应用和智能电网中的应用。

第二章（知识领域2）：双极结型功率晶体管（2学时）。

（1）知识点：双极结型晶体管结构的基本特性；功率晶体管的基本特性；功率晶体管的动态行为；功率达林顿组合；功率晶体管的应用。

（2）重点与难点：重点是功率晶体管的动态行为和功率晶体管的应用。第三章（知识领域3）：开关断晶闸管（GTO）：基本工作原理（4学时）。

（1）知识点：稳态工作；用以分析晶闸管开关工作的双晶体管模型；开通的瞬态过程；关断的瞬态过程。

（2）重点与难点：重点是稳态工作和用以分析晶闸管开关工作的双晶体管模型。重点是开通的瞬态过程和关断的瞬态过程。

第四章（知识领域4）：金属-氧化物-半导体场效应功率晶体管（4学时）。

（1）知识点：MOS晶体管的工作原理；纵向功率MOSFET的设计；功率MOSFET的开关特性；安全工作区（SOA）。

（2）重点与难点：重点是MOS晶体管的工作原理、纵向功率MOSFET的设计和功率MOSFET的开关特性。难点是MOS晶体管的工作原理、纵向功率MOSFET的设计。

第五章（知识领域5）：绝缘栅双极晶体管（IGBT）（4学时）。

（1）知识点：IGBT的结构和工作原理；IGBT的准数值分析模型；IGBT的等效电路模型；IGBT的开关特性和温度效应。

（2）重点与难点：重点是IGBT的结构和工作原理、IGBT的准数值分析模型。难点是IGBT的等效电路模型和开关特性。

第六章（知识领域6）：MATLAB(PLECS)仿真软件（2学时）。（1）知识点：MATLAB(PLECS)软件的使用方法。

（2）重点与难点： 重点是MATLAB(PLECS)软件的使用方法。第七章（知识领域7）：电源变换和控制技术（4学时）。

（1）知识点：交流到交流的变换；逆变器；非隔离型直流到直流变换器；变压器隔离型直流到直流变换器；半导体功率器件的驱动与保护电路。

（2）重点与难点： 重点是交流到交流的变换；逆变器；非隔离型直流到直流变换器；变压器隔离型直流到直流变换器。难点是交流到交流的变换、逆变器和非隔离型直流到直流变换器。

第八章（知识领域8）：轨道交通系统中的应用（6学时）。

（1）知识点：轨道交通牵引理论概述；牵引电动机与运行；IGBT在轨道交通牵引系统斩波电路与逆变电路中的应用。

（2）重点与难点： 重点是IGBT在轨道交通牵引系统斩波电路与逆变电路中的应用。第九章（知识领域9）：新能源技术中的应用（4学时）。（1）知识点：新能源转换与控制技术概述；太阳能电池与光伏发电原理；光伏阵列并网逆变器的结构与控制策略。

（2）重点与难点： 重点是太阳能电池与光伏发电原理。难点是光伏阵列并网逆变器的结构与控制策略。

第十章（知识领域10）：智能电网中的应用（4学时）。（1）知识点：智能电网的概念；智能电网中的多电平逆变器。（2）重点与难点： 重点是智能电网中的多电平逆变器。

四、教学方法及手段

本课程要采取知识与能力并重的教学方法。

1．课堂教学：实行启发式教学，主要突出重点、难点。主要抓住功率半导体器件的结构功能及应用重点教学，在教学过程中注重引入实例。

2．实验教学：基于Silvaco TCAD仿真软件，模拟半导体器件电学性能，和半导体工艺流程仿真，基于MATLAB(PLECS)软件，仿真功率半导体电路，加强学生实践动手能力的培养。

3．采用多媒体教室、校园网络等现代教学手段，提高教学效率和质量。

五、实验或上机内容

实验一：绝缘栅双极晶体管仿真，2学时。实验目的：掌握IGBT原理和特性，并会使用Silvaco软件仿真IGBT器件。实验内容与方法：学会Silvaco仿真半导体器件的方法，用altlas语句模拟IGBT的二维器件，并给出器件特性的数值分析。

实验二：可控整流电路仿真，2学时。实验目的：掌握MATLAB(PLECS)进行可控整流电路设计和仿真的方法。实验内容与方法：用MATLAB(PLECS)设计可控整流电路，并给出输入输出时域波形分析。

实验三：DC-DC变换电路设计和仿真，4学时。实验目的：掌握MATLAB(PLECS)进行DC-DC变换电路设计和仿真的方法。实验内容与方法：用MATLAB(PLECS)设计DC-DC变换电路，并给出电流、电压变化曲线和效率曲线。

实验四：逆变器电路设计和仿真，4学时。实验目的：掌握MATLAB(PLECS)进行逆变器电路设计和仿真的方法。实验内容与方法：用MATLAB(PLECS)设计逆变器电路，并给出出电流、电压变化曲线和效率曲线。

六、先修课程、后续课程

先修课程：模拟电子技术及实验，数字电子技术及实验，半导体物理学，功率半导体器件基础，电力电子学 后续课程：功率半导体器件应用课程设计。

七、考核方式

本课程的考核包括知识考核和能力考核，采用期末考试与平时考核相结合的方式。计分方式：期评成绩=期末考试成绩*70%+平时成绩*30%。

八、教材及主要参考资料

3.常用电子元器件性能 篇三

①电阻器的基本作用。

电阻器在电路中的作用，遵循欧姆定律的原则，可知回路内的电流与电源电势成正比，而与电阻值成反比。

也就是说电阻在电路中主要起分压和限流的作用。

②电阻器的分类。

电阻器可分为固定式电阻器和可调(变)式电阻器两大类。

根据材料和结构的不同又可分为以下几类：碳膜电阻器、金属膜电阻器、绕线电阻器。

③电阻器的技术参数。

电阻的主要技术参数有两项：标称阻值和标称功率。

标称阻值是指电阻体表面上标注的电阻值。

标称功率是指电阻器在直流或交流电路中，在一定大气压和规定的温度下，长期连续工作所允许承受的最大功率。

电阻器的标称阻值和误差等级一般标注在电阻体上面，通常有直接标注法和色码(环)标注法两种方法。

一是：直接标注法。

直接标注法就是直接将电阻器的标称值和误差等级的数字标注在电阻体上。

实际使用中，电阻器表面上的单位常省略或简写。

二是：色码(环)标注法。

为了能从电阻体的各个方向都能看清标注内容，有的电阻器用不同的色环来表示阻值和误差。

④电阻器的使用常识。

电阻器接入电路时，其引出线的长度以8～15mm为宜，不能过长或太短，也不要从根部打弯，否则容易折断。

电阻器在存放和使用过程中，要保持漆膜的完整，不允许用锉、刮电阻膜的方法来改变电阻器的阻值，因为漆膜脱落后，电阻器的防潮性能变坏，无法保证正常工作。

3.2 电容器。

①电容器的基本作用。

电容器具有贮存电能和释放电能的基本功能。

在充电期间，电容器上的电荷按指数增长，电路中有一按指数衰减的充电电流。

放电期问，电容器上电荷和电压按指数下降，电路中有一按指数衰减的放电电流。

在充放电过程中，电容两端的电压不可能突变。

②电容器的分类。

电容器通常有固定电容器、可变电容器和微调电容器三大类。

根据电介质的不同，固定电容器又有云母电容、有机膜电容、电解电容等类别。

云母电容器：它具有稳定性高、精度高的特点，广泛应于无线电设备中。

有机膜电容器：常用作旁路、耦合和滤波电容，但其高频特性稍差电解电容器：电解电容器是一种具有极性的电容器，在电路中主要作级问耦合，旁路和滤波等作用。

③电容器的主要参数。

电容器最主要的技术参数有两项：容量和额定上作电压。

容量：电容器的容量决定于它的几何结构和电介质的种类。

极板的有效作用面积是愈大，极板间距离愈小，电介质的介电常数就愈大，则电容器的容量也愈大。

电容器的额定工作电压：指往规定的温度范围内，电容器能够长期可靠工作的最高电压。

电容器的额定工作电压一股直接标在电容器表面上。

④电容器的使用常识。

大多数电解电容器的外表面的一侧都有显著的标记，其所对应的管脚为负极。

当单个电容器的耐压值满足不了要求时，可将多个电容器串联以提高耐压。

当容量不足时，可将多个电容器并联以增大容量。

3.3 变压器。

①变压器的基本作用。

变压器在电路中主要完成能量和信传递。

在输电方面，当输送功率及负载功率因数一定时，电压愈高，则线路电流愈小。

因此在输电时必须利用变压器将电压升高。

在用电方面，为了保证用电的安全和合乎用电设备的电压要求，还要利用变压器将电降低。

②变压器的分类。

在电子线路巾，根据变压器的结构和用途一般可分为高频变压器(天线线圈)、巾频变压器(俗称中周)、低频输入变压器、低频输出变压器等。

③变压器使用常识。

天线线圈通常足会征磁棒上使用，能提高犬线线圈的传输效率，增强接收机的抗干扰能力。

中周一般由三个组成一套，根据绕制数据和体积大小的.不而冠以不同的序号，并在中周的磁帽上涂有不同的颜色。

参考文献：

[1]罗雯，魏建中，阳辉，等.电子元器件可靠性试验工程[M].北京：电子工业出版社，.

[2]孙青，庄奕琪.电子元器件可靠性工程[M].北京：北京电子工业出版社，.

[3]GJB/Z 299C- 电子设备可靠性预计手册[S].

[4]GJB 3404- 电子元器件选用管理要求[S].