Тема урока: "Полупроводниковые приборы. Диоды"

формирование первоначального понятия о назначении, действии и основном свойстве полупроводниковых диодов.

• Воспитательные:

сформировать культуру умственного труда, развитие качеств личности - настойчивость, целеустремленность, творческую активность, самостоятельность.

• Развивающие:

обучение применению свойства односторонней проводимости.

Источник питания, полупроводниковые диоды, электролампочки, провода соединительные, демонстрационный стенд, электроизмерительный прибор – тестер, информационные плакаты.

(Задача: создание благоприятного психологического настроя и активация внимания).

• Условно-графические обозначения радиоэлементов.
• Что такое электрический ток.
• Сила тока, единицы измерения.

Группа воспитанников разбивается на команды и проводится конкурс - кто больше нарисует условно-графических обозначений радиоэлементов и объяснит их назначение.

Полупроводники. Диоды.

Чтобы изучить современную радиоэлектронику, надо, прежде всего, знать принципы устройства и физические основы работы этих приборов, их характеристики и параметры, а также важнейшие свойства, определяющие возможность их применения в радиоэлектронной аппаратуре.

Использование полупроводниковых приборов дает огромную экономию в расходовании электрической энергии источников питания и позволяет во много раз уменьшить размеры и массу аппаратуры. Минимальная мощность для питания электронной лампы составляет 0,1 Вт, а для транзистора она может быть 1мкВт, т.е. в 100000 раз меньше.

Рассмотрим по порядку, что из себя представляют полупроводники, какими свойствами обладают, и какие полупроводниковые приборы на их основе созданы, какие занимательные опыты можно провести с ними.

Новый материал

• Все вещества, встречающиеся в природе, по своим электропроводным свойствам делятся на три группы:
• Проводники,
• изоляторы (диэлектрики),
• полупроводники
• К полупроводникам относится гораздо больше веществ, чем к проводникам и изоляторам. В изготовлении радиоприборов наибольшее распространение получили 4-х валентные германий Ge и кремний Si.
• Электрический ток полупроводников обуславливается движением свободных электронов и так называемых "дырок".
• Свободные электроны, покинувшие свои атомы, создают n- проводимость (n - первая буква латинского слова negativus - отрицательный). Дырки создают в полупроводнике р - проводимость (р - первая буква латинского слова positivus- положительный).
• В чистом проводнике число свободных электронов и дырок одинаково.
• Добавляя примеси, можно получить полупроводник с преобладанием электронной или дырочной проводимостью.
• Важнейшее свойство р- и n- полупроводников - односторонняяя проводимость в месте спайки. Эта спайка называется p-n переходом.

В 4-х валентный кристалл германия (кремния) добавить 5-ти валентный мышьяк (сурьму) то получим n - проводник.

При добавлении 3-х валентного индия , получим р - проводник.

• 

• рис. 1

• Когда "плюс" источника соединен с р- областью, говорят что переход включен в прямом направлении, а когда минус источника тока соединен с р- областью, переход включен в обратном направлении.
• Одностороння проводимость р и n перехода является основой действия полупроводниковых диодов, транзисторов и др.
• Имея представление о полупроводнике, теперь приступим к изучению диода.
• Приставка "ди" - означает два, указывающая на две примыкающие зоны разной проводимости.

Вентиль велосипедной шины (нипель). Воздух через него может проходить лишь в одном направлении - внутрь камеры. Но существует и электрический вентиль. Это диод - полупроводниковая деталь с двумя проволочными выводами с обоих концов.

рис. 2

По конструкции полупроводниковые диоды могут быть плоскостными или точечными.

• Плоскостные диоды имеют большую площадь электронно- дырочного перехода и применяются в цепях, в которых протекают большие токи.
• Точечные диоды отличаются малой площадью электронно-дырочного перехода и применяются в цепях с малыми токами.

рис. 3

• Условно-графическое обозначение диода. Треугольник соответствует р- области и называется анодом, а прямолинейный отрезок, называется катодом, представляет n- область.
• В зависимости от назначения диода его УГО может иметь дополнительные символы.

Основные параметры, по которым характеризуются диоды.

• Прямой ток диода.
• Обратный ток диода.

А сейчас приступим к проведению опытов с диодами.

рис. 4

рис. 5

Изменение полярности подключения источника питания в цепи, содержащей полупроводниковый диод.

Соединяем последовательно батарею 3336Л и лампочку накаливания МН3,5 – 0.28 (на напряжение 3.5В и ток накала 0.28А) и подключаем эту цепь к сплавному диоду из серии Д7 или Д226 так, чтобы на анод диода непосредственно или через лампочку подавалось положительное, а на катод – отрицательное напряжение батареи (рис 3, рис.4). Лампочка должна гореть полным накалом. Затем изменяем полярность подключения цепи “батарея – лампочка” на обратную (рис. 3, рис.4). Если диод исправный – лампочка не горит. В этом опыте лампочка накаливания выполняет двойную функцию: служит индикатором тока в цепи и ограничивает ток в этой цепи до 0.28А, тем самым защищая диод от перегрузки. Последовательно с батареей и лампочкой накаливания можно включить еще миллиамперметр на ток 300…500мА, который бы фиксировал прямой и обратный ток через диод.

4.Контрольный момент:

• Начертите схему электрической цепи, состоящей из источника постоянного тока, микродвигателя, 2-х диодов, так, чтобы с помощью выключателей изменять направление вращение ротора микродвигателя.
• Определите полюса батареи для карманного фонаря с помощью полупроводникового диода.
• Самостоятельно изучите проводимость диода на демонстрационном стенде. Изучение односторонней проводимости диода.

 



Рис. 6



рис.7

определение перспектив следующего занятия.

Для закрепления пройденного материала, подумайте над следующими задачами и приведите их решение:

1. Как с использованием полупроводникового диода защитить радиоаппаратуру от переполюсовки?
2. Имеется электрическая цепь, в которую входят четыре последовательно соединенных элемента – две лампочки а и б и два выключателя А и Б. При этом каждый выключатель зажигает только одну, только “свою” лампочку. Для того, чтобы зажечь обе лампочки, нужно одновременно замкнуть оба выключателя.

Решение второй задачи.

Рис.8



Рис.9