半导体三极管教案（共5篇）
学科：电子技术基础 班级：11秋电子技术应用9班 教师：胡明锋 授课类型：讲授 课时：一课时
一、教学目标：
知识目标 识记半导体三极管的定义、掌握三极管的结构、分类和符号。技能目标 能够画出半导体三极管的结构和符号，能够识别出三极管。情感目标 培养学生发现问题的能力，归纳知识的能力。
二、教学重点：
1.三极管的定义、结构、符号。2.三极管的NPN、PNP两种类型的认识。
三、教学难点
三极管的结构、符号、三极管的NPN、PNP两种类型的认识
四、教学媒体
多媒体课件、半导体三极管、半导体二极管、粉笔。
五、教学方法 讲授法、演示法。
六、教学过程
（一）、导入新课
1.复习内容：复习上节课半导体二极管的知识，重点复习半导体的定义、PN结的定义和特性，半导体二极管的符号和主要特性。
2.导入新课：在半导体器件中，除了半导体二极管外还有一种广泛应用于各种电子电路的重要器件，那就是半导体三极管，通常也称为晶体管。半导体三极管在电子电路里的主要作用是放大作用
（二）、半导体三极管的结构和符号：
1.观察半导体三级管的结构并熟识该图，要求能完整画出该图。2.PNP型及NPN型三极管的内部结构及符号如图所示
半导体三极管的结构与符号
PNP型 NPN型
3.半导体三极管是一种有三个电极、两个PN结的半导体器件。三区：发射区、基区、集电区。三极：发射极E、基极B、集电极C。
两结：发射结（发射极与基极之间的PN结）、集电结（集电极与基极之间的PN结）。
4.根据半导体基片材料不同，三极管可分为PNP型和NPN型两大类。
5.两者的符号区别在于发射极的箭头方向不同。箭头方向就是发射极正向电流的方向。
（三）、半导体三极管的分类
1.按半导体基片材料不同：NPN型和PNP型。2.按功率分：小功率管和大功率管。3.按工作频率分：低频管和高频管。4.按管芯所用半导体材料分：锗管和硅管。5.按结构工艺分：合金管和平面管。6.按用途分：放大管和开关管。
（四）、外形及封装形式
三极管常采用金属、玻璃或塑料封装。常用的外形及封装形式如图所示。
七、作业
1.画出PNP型及NPN型三极管的内部结构及符号并指出三个电极、两个PN结。2.半导体三极管的分类有哪几种？
八、板书设计 1.半导体三极管的结构 2.半导体三极管的符号 3.半导体三极管的定义 4.NPN型和PNP型半导体三极管 5.半导体三极管的分类
6.半导体三极管的外形及封装形式
九、教学后记
1．通过学生自主活动及多媒体课件演示，不仅使各教学内容有机的结合，而且丰富了教学手段，增强了教学的直观性，达到良好的教学效果，从而增强了学生的自信心。
2．遵循学生的认知规律，坚决贯彻“学做合一”或“做、学、做”的双向程序模式，学生学会在活动过程中获取新知识的乐趣和能力。
光纤和能与光纤配套使用的激光器是构建光通信系统和光纤激光器系统的先决条件.半导体激光器, 特别是半导体激光二极管 (LD) 可直接作为光通信用光源, 也可作为激光器、放大器的泵浦源在激光工程研究领域有着十分重要的地位.随着光纤激光器输出功率的进一步提高, 一个高功率光纤激光系统往往需要多个LD提供足够的泵浦功率.于是, 将LD发出的光高效地耦合进光纤, 以及将众多的泵浦光束高效地合成一束已成为光纤激光器研究的重要问题, 引起了国内外激光器研究者及制造商的重视.光纤耦合技术包括“LD与输出尾纤的耦合技术”和“泵浦激光器尾纤与光纤激光器光纤的耦合技术”等, 相对来说“LD与输出尾纤的耦合技术”方法更多, 形式更灵活, 有些技术稍加延伸就可推广应用在“泵浦激光器尾纤与光纤激光器光纤”的耦合中.因此, 文中论述的重点放在“LD与输出尾纤的耦合技术”上, 如无特殊强调, 文中一律以“光纤耦合技术”代之.
半导体激光二极管 (LD) 包括二极管单管 (Tube) 、条形巴 (Bar) 、二维堆栈 (Stack) 以及二极管阵列 (Array) 等.随着光纤激光器和光纤放大器研究的不断深入和制作工艺的不断提高, 各种更新颖的想法和更先进的光纤耦合技术层出不穷, 文中细致比较了国内外各种光纤耦合技术的研究现状, 总结寻找出各种光纤耦合技术之间的规律, 供今后的研究人员选择和参考.
1 二极管单管与光纤的耦合技术
二极管单管结构相对简单, 功率较小, 发光元基本上只有一个, 但同样存在光束质量差, 快轴、慢轴发散性差异大等问题.要想高效的将二极管单管的出射激光耦合进光纤, 仍需采用一些特殊技术.
1.1 柱状锲形微透镜光纤法
为提高光纤耦合技术的耦合效率和失配容忍度, 可用带柱状楔形微透镜的多模光纤与大功率单片式LD进行耦合, 有关实验表明, 该方法可得到最高为87.06%的耦合效率[1].
柱状楔形光纤微透镜是近年出现的一种新型光纤微透镜.首先在光纤端头通过研磨和抛光等机械加工得到楔形角, 然后在楔角顶端继续通过研磨加工得到柱状微透镜.柱状楔形光纤微透镜通过楔角和柱状透镜的组合来对发散角比较大的半导体激光光束快轴方向整形, 激光光束慢轴方向发散角较小, 满足正弦值小于数值孔径的限制, 对这个方向上的出射光束不必整形即可顺利耦合.图1所示为柱状楔形微透镜光纤与LD耦合系统结构示意图.
与此原理类似的耦合方法还包括球状光纤耦合法[2]和伞状光纤耦合法[3,4]等.这类耦合方法的工作原理都是增大光纤对激光的接收角.就目前的文献资料来看, 柱状楔形微透镜光纤耦合法的耦合效率最高, 同时, 该方法经仔细设计还有望用于宽发射域半导体激光器及高功率二极管Bar条与光纤的耦合系统中.
1.2 V型槽侧面耦合法
不同于柱状楔形微透镜光纤耦合法, VSP (V-groove side-pumping) 技术是一种侧面耦合系统.有资料显示法国Keopsys公司利用该技术结合双包层有源光纤, 已实现了20 W的光纤激光输出.其原理如图2所示:在双包层光纤的内包层上加工出V型结构, 使激光二极管发射的泵浦光从侧面垂直入射后, 经V型槽侧面反射进入内包层中传播.
该方法应用灵活, 可将多个二极管激光器耦合在同一根光纤上, 有利于实现高功率激光输出, 但该方法也存在如下缺点:
(1) 加工工艺较为复杂:光纤内包层直径一般都很小, 需要特殊工具加工出V型槽结构, 切割成形后还需要对加工表面进行抛光处理, 技术难度大.
(2) 对激光二极管的对准精度要求很高:微小的误差都会严重影响泵浦耦合效率, 不仅调试困难, 而且环境适应性差.
(3) 单元泵浦功率一般只有瓦级, 采用这种技术研制的光纤激光器功率也较小.
可能正是基于以上因素, 这种耦合方法国内采用的并不多.
1.3 微透镜耦合法
图3所示为一种多LD单管与单根光纤的耦合结构图.其工作原理是先用一组准直器 (collimators) 将每个LD单管发出的光束在快轴方向上进行预压缩, 再用一组反射镜 (1st mirrors) 将准直后的激光束按一定角度反射到反射镜2上 (2nd mirror) , 使这10条光束排列成如图4所示的紧密结构的类圆形光束.之后再由一组透镜 (Focusing lens) 将这组光束聚焦耦合到一根光纤中去.
此结构简单明了, 便于理解和实现, 其设计思路还可被用在二极管条形巴与光纤的耦合技术以及二极管阵列与光纤的耦合技术中.但此类耦合方法仍然存在耦合效率不稳定, 系统调节复杂等问题.下文将进行详细分析.
2 二极管条形巴 (Bar) 与光纤的耦合技术
大功率二极管Bar条的光束质量很差, 在2个方向上的发散性差异也很大, 通常由19个 (或49个) 发光元组成, 每个发光元面积为150 μm×1 μm, 发光元间距为500 μm (即阵列总长为1 cm) .出射激光在快轴方向上的发散角<40°, 慢轴方向上的发散角<10°.图5 所示为一个典型的输出功率数十瓦的Bar, 它由19个发光元组成, 其光束质量为
这样差的光束质量, 不仅无法直接应用, 而且无法用简单的透镜耦合法直接耦合到一根直径小于4 mm、NA=0.22的光纤中 (若要用简单的透镜耦合法直接将Bar条发出的光耦合进一根光纤, 必须满足:
需要注意的是, 上述计算中包含了LD发光元之间的间隙对光束质量的影响.如果剔除间隙的影响, 则有
针对这种情况, 以下各种二极管条形巴与输出尾纤的耦合技术应运而生
2.1 光纤束耦合法
图6所示为早期采用的一种光纤束的耦合方法.目前有过文献报道的采用该方法的单位包括中科院半导体所、Coherent和SDL等.
光纤束耦合法是在输入端将耦合光纤排列成具有固定周期的光纤列阵, 使列阵中的光纤一一对应于组成Bar的数十个LD发光元, 在经过快轴成像之后, 将每个发光元的光耦合进一根光纤.在输出端, 以上数十根光纤将排列成圆形的光纤束 (排列原则与2.3节光束的排列原则一样, 都是要排成一个“密结构”) .必要时还可在光纤束的输出端进一步对接另一根单芯光纤, 但这就要求有很好的对接光学系统.目前已在Coherent和SDL的产品中发现有进一步的对接操作.
光纤束耦合法的优点是思路简单明了, 剔除了LD发光元之间的间隙对整体光束质量的影响, 耦合效率高.缺点是光纤束的直径、或对接的光纤的芯径通常会比较粗, 光纤输出亮度的极限低.若要得到更小的输出截面, 单根光纤的芯径就必须很细.因此, Bar的数十个LD发光元在慢轴方向上常常也必须单个地聚焦进光纤.若能结合2.1节中提到的柱状楔形光纤耦合法、球状光纤耦合法等二极管单管与光纤的耦合技术, 提高每一个发光元与对应光纤的耦合效率, 则光纤束法的整体耦合效率还可有较大幅度的提高.根据中科院长春光机所[5]、吉林大学[6]以及河南大学[7]2006年的相关文献报道, 利用微球透镜光纤列阵技术的光纤束耦合法可将最大耦合效率提高到80%以上.
其中中科院长春光机所的做法是将19根芯径均为200 m 的光纤的端面分别熔融拉锥成具有相同直径的微球透镜, 利用V形槽精密排列, 排列周期等于二极管Bar条各发光单元的周期.将微球透镜光纤列阵直接对准二极管Bar条的l9个发光单元.精密调节两者之间的距离, 使耦合输出功率达到最大.通过微球透镜光纤列阵从各个方向压缩激光束的发散角, 有效实现对激光束的整形和压缩.中科院长春光机所通过该方法用数值孔径为0.16的光纤实现了30 W的激光输出, 最大耦合效率大于80%.图7和图8分别是他们所使用的微球透镜光纤结构示意图以及二极管Bar条与微球透镜光纤列阵耦合结构简图.
河南大学的做法是用一段直径为600 μm的裸石英光纤代替柱透镜对LD输出光束进行准直整形, 再用微球透镜光纤对光束进行聚焦后直接实现和光纤耦合, 耦合效率也在80%左右.图9为其实验装置示意图.
光纤束耦合法结构简单明了, 便于理解和实现, 其耦合输入端和输出端应用的光纤列阵和光纤束的设计思路还分别被二极管阵列与光纤的耦合技术以及多根光纤和一根光纤的耦合技术所借鉴.比如, 现有部分高功率N×1的光纤耦合器 (Combiner) 就是将多根光纤排列成如图6所示的密结构, 再采用熔融拉锥法 (fused biconical taper, 简称FBT) 将其拉制成与后继光纤匹配的几何尺寸, 制成N×1的光纤耦合器, 实现将多根光纤的输出光耦合到一根光纤中的目的.耦合效率已达到90%以上, 具有很高的实用价值.表1列出了部分在国内出售的高功率光纤耦合器情况.
2.2 光束整形法
光束整形法的思路如图10所示.首先对Bar条的光束在快轴和慢轴方向上分别准直.准直后的光束为一线状光束.再通过光束整形器把这一线状光束切割成n条, 并重新排列成一个预定的分布, 譬如矩形、方形、圆形、椭圆形等.经过重排后的光束在聚焦性能上将得到极大地改善, M2因子将缩小n倍, 因此对光纤芯径的要求也将减小n倍, 可以用一个透镜聚焦耦合到一根纤细的光纤中去.经验表明, 如果在慢轴准直中使用透镜阵列以减少畸变, M2因子还可以有效地减小.
和光纤束耦合法相比较, 光束整形法的优点是可以实现更细光纤芯径的耦合, 因而实现更高的亮度.假设Bar条在快轴和慢轴方向上M2因子分别为M
图11所示为经过光束整形后的光束图样.光束整形法通常可分为两步重排整形法和一步重排整形法.
2.2.1 两步重排整形法
要把线形光束分割、排列成矩形分布, 首先是把线形光束分裂成n份, 在一个方向上实现不等量的移动, 称为第一次重排;再在另一个方向上实现不等量的移动, 实现第二次重排.如图12中2个箭头所示的过程.
典型的两步重排整形法是梯形镜法 (step-mirror) .如图13所示, 线形光束先由数个微小镜片分割并反射, 实现第一次光束重排.重排后的光束再经过第二次反射, 实现第二次重排.第一次重排的结果是分割后的数节光束在一个方向上实现不同量的平移;第二次重排的结果是实现另一个方向上不同量的平移.最终得到如图12中的整形后的输出图案.JOLD等大多数公司提供的产品里使用的都是梯形镜.另外, 属于2次重排整形法的还有棱镜组法 (Prism-group) , 一般的耦合效率在70%左右.
2.2.2 一步重排整形法
在上述的两步重排法里, 一方面结构复杂, 不利于小型化和模块化;另一方面, 由于每一次反射都损失一些光能量, 致使整形后的效率受到影响.因此, 近期发展起来的一种一步重排整形法相比之下显得很有特色, 下文将介绍2种常见的一步重排整形法.
(1) 45°倾斜柱透镜阵列旋转整形法
由于倾斜的柱透镜成像可以实现旋转功能, 如图14a中所示.可以证明, 如果柱透镜的旋转角为q, 则像的旋转的角度为2q.使用45°放置的柱透镜, 一个水平的线状物AB所成的像为一个垂直的线状A′B′.
在此思路的启示下, Limo公司设计制造了如图14b所示的45°倾斜的柱透镜阵列.水平分布的Bar条在快轴准直后, 每个发光元对应45°倾斜的柱透镜阵列中的一个柱透镜.在光经过柱透镜阵列之后, 就会出现和发光元数目相等的、已经实现重排了的矩形光分布.
和梯度镜法相比较而言, 倾斜柱透镜阵列旋转整形法只用一步就实现了光束的整形重排, 但排列出的光不再是准直光, 而是在垂直方向上发散的一个矩形分布.在Limo的实际产品中, 首先使用一个柱透镜在垂直方向上进行准直.之后再使用2个柱透镜分别在水平和垂直方向上聚焦, 最终实现了与光纤的耦合.
与此类似的一步重排整形法还有Apollo公司使用的体光栅整形法.在该方法中Apollo公司使用了具有专利权的体光栅取代了Limo公司的倾斜柱透镜阵列, 实现了单个二极管条形巴的光束整形.
(2) 折射整形法
另一种整形原理, 即折射整形法.根据折射原理, 光束以一定的角度入射到透明介质 (如玻璃等) 中时, 方向将发生改变.如果此介质是平行介质, 光束穿过后传播方向不变, 但在入射面内位置将发生移动, 如图15a所示.不同的移动量可以通过不同的入射角和介质长度来控制.采用多层透明介质即可实现光束的重排.图15b所示为一个整形模块的剖面图.
利用折射整形法, 不仅可以排列出光纤耦合所需要的矩形分布, 还可以排列出圆形、椭圆形等其他分布.同时具有体积小、结构紧凑、损耗小的优点.
另外, 一次重排实现光束整形的还有双反射器法 (Two-reflector) 等, 因为原理类似, 这里就不再展开描述.
3 二维堆栈 (Stack) 与光纤的耦合技术
一般来说, Bar条的连续功率局限在百瓦数量级.为了得到更大功率的激光输出, 就必须采用二维堆栈的组装技术.LD二维堆栈的结构如图16所示.多个条形巴平行放置, 相邻Bar之间的间隔一般在1.5～2.0 mm之间, 主要是由于散热的局限, 无法更近.目前市场上的产品中条形巴的数目从2个到25个不等, 连续输出功率可达1 000 W.
二维堆栈在快轴方向上由多条条形巴组成 (如典型的25条) , 因此, 其在快轴上的光参积 (发光尺寸和发散角之乘积, Beam-Parameter-Product, BPP) 至少要增大25倍.在图17a所示的耦合法中, 首先将每条巴分别用柱面透镜进行了快轴准直, 然后使用一个大面积柱面微透镜列阵进行慢轴准直.为了消除巴之间的不发光面积的影响, 还使用了一个光束整形镜 (Beam shaper 1) 剔除每条准直光之间的间隙——光束压缩.处理之后的光束形状如图17b所示, 其快慢轴方向上的BPP分别为100 mm·mrad和1 200 mm·mrad.
为了耦合这样的光到光纤中去, 首先必须调整2个方向上的光参积为近似对称, 调节技术依然为上面描述过的整形技术, 如上文提到的两步整形法.这里使用棱镜组法作为例子. 从图17b中得知, 经过光束压缩后的光束的快慢轴方向上的理想的BPP分别是100 mm·mrad和1 200 mm·mrad.但由于压缩效果的限制, 快轴方向上的BPP实际大致为130 mm·mrad.若想使得快慢轴方向上对称, 可以把光束在慢轴方向上切成3份然后在快轴方向重排.
如图18所示的, 采用3块直角棱镜叠加在一起组成的重排模块实现一个方向上的重排.2个这样的模块即可实现所需的光束整形.此时的快、慢轴上的BPP分别被调整为390 mm·mrad和400 mm·mrad, 近似于对称.这样的光经过合适焦距的透镜聚焦后, 就可以耦合到光纤中了.
4 多个二极管Bar条或Stack堆与光纤的耦合技术
接下来介绍一种在多个二极管Bar条或Stack堆与光纤的耦合中应用的比较多的偏振合束法.该方法是在第4节的基础上进行的, 主要由2个光束整形的二维堆栈组成, 其中一个堆栈的输出经过一个半波片后偏振方向发生90°旋转, 再使用偏振合束器对2路堆栈输出的光束进行合束, 最后经过光学聚焦系统实现光纤耦合.
其实不论是条形巴还是堆栈都可以使用偏振合束法结合前面提到的各种整形耦合法实现多个激光器巴/堆栈的单光纤耦合.如Apollo公司就是利用3.2节提到的光束整形法将每个Bar条的出射光先进行初步的重排整形后, 再结合2.3节提到的微透镜耦合法实现了10个二极管Bar条的整形耦合.最后再利用偏振合束法实现了2组共20个Bar条出射激光的耦合.最后经过光学聚焦系统实现了与400 μm光纤的耦合, 输出功率高达400 W.另外, 这种偏振合束法还可用在多个带尾纤的光纤激光器的输出功率合成中, 考虑到技术的共通性, 这里就不再展开介绍.
5 结 束 语
随着半导体激光二级管 (LD) 及其应用技术的发展, 大功率半导体激光二级管的光纤耦合技术也在不断的发展, 人们还在向着更新的整形技术, 更细的光纤耦合, 更高亮度的光纤输出等研究方向进行着不断的开拓和探究, 也取得了显著的进步.在美国、德国已经出现了40 W、100 μm光纤输出的半导体激光器组件.国内受限于制作工艺的不足, 目前还局限在实验室小批量研究阶段, 暂时还没发现自主研制的可供实用化批量生产的相关产品.因此, 激光工作者们仍需加强对半导体激光器光纤耦合技术的研究.
参考文献
[1]李鹏, 张全, 沈诗哲, 等.柱状楔形微透镜光纤与半导体激光器耦合效率研究[J].光学仪器, 2006, 28 (3) :52-55.
[2]罗亚梅, 梁一平, 熊玲玲.球状光纤耦合器参数与耦合效率的关系[J].激光杂志, 2006, 27 (3) :52-55.
[3]徐庆扬, 陈少武.半导体激光器与光纤光栅对接耦合研究[J].光子学报.2005, 34 (1) :1-5.
[4]宋贵才, 全薇, 宁国斌, 等.伞形端头光源-光纤耦合器[J].兵工学报, 2004, 25 (3) :345-348.
[5]许孝芳, 李丽娜, 吴金辉, 等.高功率半导体激光器列阵光纤耦合模块[J].红外与激光工程, 2006, 35 (1) :86-88.
[6]薄报学, 曲轶, 高欣, 等.高功率阵列半导体激光器的光纤耦合输出[J]光电子.激光, 2001, 12 (5) :468-470.
二极管和发光二极管教案示例
（一）教学目的
1．常识性了解二极管的单向导电特性；
2．初步认识二极管的应用；
3．常识性了解发光二极管的特点。
（二）实验器材（按学生实验分组情况配置，下面列出的是每组的器材）
1．课本图15-2的实验
2CZ型半导体二极管1只；0.3安2.5伏小灯泡（附小灯座）1副；一号干电池2节（附电池盒）；单刀开关1个；连接导线若干。
2．课本图15-4的实验
GD55—2型发光二极管1只；200欧滑动变阻器1只；一号干电池（附盒）2节；单刀开关1只；导线若干。
3．课本图15-7的实验
GD55—2型发光二极管2只（红、绿色各1只）；玩具电动机1只；100欧定值电阻2只；一号干电池2节（附电池盒）；单刀开关1只；导线若干。
（三）教学过程
1．引入新课
教师举例说明在日常生活中和现代科技中经常遇到的许多自动控制装置，如：自动报警装置、路灯发光和熄灭的自动控制等。这些自动控制装置都是由电子元件组成的。今天，我们就学习常见的有用的电子元件的初步知识。首先学习二极管。
板书：（第一节二极管和发光二极管）
2．进行新课
(1)二极管的单向导电性
二极管是半导体二极管的简称，半导体二极管也叫晶体二极管，它由半导体材料构成，是电子技术中最常见的电子元件之一。顾名思义，它有二根引线，一根叫正极，一根叫负极。
板书：（二极管是半导体二极管的简称。）
听评课网（tpkw.net），丰富的在线听课评课平台！
在黑板上画出二极管的符号，说明符号上的箭头指向表示允许电流通过的方向。
展示不同规格（类型）的二极管，使学生对二极管有直观印象：即二极管都有二根引线。指出判断二极管正负极的方法。
学生实验
让学生按照课本图15-2甲和乙，分别连接电路，接通开关，观察小灯泡发光情况。然后通过讨论，板书结论：
（二极管的单向导电性：当二极管的正极与电池的正极连接、二极管的负极与电池的负极连接时，小灯泡才发光，否则小灯泡不发光。）
(2)发光二极管
二极管有许多种，如普通二极管、发光二极管、光敏二极管等，下面我们来介绍发光二极管。
展示发光二极管，让学生观察它的外形，它也有二根引线，较长的一根为正极，较短的一根为负极。有的发光二极管带有一个小平面，靠近小平面的一根引线为负极。在黑板上画出发光二极管在电路中的符号，并做说明。
学生实验：让学生按照课本图15-4那样连接电路，先观察发光二极管在什么情况下发光，什么情况下不发光。然后在发光二极管发光的电路中，用滑动变阻器改变通过发光二极管的电流大小，再观察发光二极管的发光情况。
实验后，通过讨论，板书结论：
（发光二极管在导电时发光，在不导电时不发光；发光二极管导电发光时的明亮程度与通过发光二极管的电流大小有关系，通过发光二极管的电流大时，二极管发的光亮，电流小时暗。）
总结后，教师参照课文介绍发光二极管的正常工作电流值及发光二极管的用途。再做下面的演示：
演示实验：按照课本图15-6连接电路，演示手控交通红绿灯。
下面请同学们按照课本图15-7连接电路，用不同颜色的发光二极管来显示电动机是向哪个方向转动的。
学生实验：（要求同学们标出红灯亮时表示电动机向哪个方向转，绿灯亮时表示电动机向哪个方向转。）
3．小结
(1)二极管有特殊的导电性质——单向导电性。
听评课网（tpkw.net），丰富的在线听课评课平台！
(2)发光二极管与一般二极管相比，它有能在导电时发光，且发光明亮程度与电流大小有关系的特点。
(3)发光二极管有特殊的用途：因为它正常工作电流小，发光又与电流大小有关，所以常用它省电且灵敏的特点来做电路的显示装置（如录音机上就用到了不同颜色的发光二极管，来显示音调的高低和音量的大小。
4．布置作业
课本上本章的习题1。
（四）说明
1．本节（及本章）的教学目的不在于讲多少知识，不要求学生理解许多专业名词、术语，更不要求理解电子元件的工作原理，只要求学生有个感性认识，知道元件的作用即可。
2．本节（及本章）的“实验”都是要学生自己来做的，不能用教师的演示来代替，只有课文中提到的实验，如课本中图15-6这类实验才可以只演示而不作学生实验。时间上要充裕，使学生能有机会反复动手玩味。只有这样，才能有好的教学效果。使学生通过自己动手、自己的实践来认识电子元件的作用。
3．在做实验时，要注意说明限流电阻的作用，其工作原理不必讲解。
学院、部：材料与能源学院
系、所；微电子工程系
授课教师：魏爱香，张海燕
课程名称；半导体物理
课程学时：64
实验学时：8
教材名称：半导体物理学
2005年9-12 月
授课类型：理论课 授课时间：2节
授课题目（教学章节或主题）：
第一章半导体的电子状态
1.1半导体中的晶格结构和结合性质
1.2半导体中的电子状态和能带
本授课单元教学目标或要求：
了解半导体材料的三种典型的晶格结构和结合性质；理解半导体中的电子态, 定性分析说明能带形成的物理原因，掌握导体、半导体、绝缘体的能带结构的特点
本授课单元教学内容（包括基本内容、重点、难点，以及引导学生解决重点难点的方法、例题等）：
1．半导体的晶格结构：金刚石型结构；闪锌矿型结构；纤锌矿型结构
2．原子的能级和晶体的能带
3．半导体中电子的状态和能带（重点，难点）
4．导体、半导体和绝缘体的能带（重点）
研究晶体中电子状态的理论称为能带论，在前一学期的《固体物理》课程中已经比较完整地介绍了，本节把重要的内容和思想做简要的回顾。
本授课单元教学手段与方法：
采用ppt课件和黑板板书相结合的方法讲授
本授课单元思考题、讨论题、作业：
作业题：44页1题
本授课单元参考资料（含参考书、文献等，必要时可列出）
1.刘恩科，朱秉升等《半导体物理学》，电子工业出版社2005
2.田敬民，张声良《半导体物理学学习辅导与典型题解》电子工业出版社2005
3.施敏著，赵鹤鸣等译，《半导体器件物理与工艺》，苏州大学出版社，2002
4.方俊鑫，陆栋，《固体物理学》上海科学技术出版社
5．曾谨言，《量子力学》科学出版社
注：1.每单元页面大小可自行添减；2.一个授课单元为一个教案；3.“重点”、“难点”、“教学手段与方法”部分要尽量具体；4.授课类型指：理论课、讨论课、实验或实习课、练习或习题课。
授课类型：理论课 授课时间：2节
授课题目（教学章节或主题）：
第一章半导体的电子状态
1.3半导体中的电子运动——有效质量
1.4本征半导体的导电机构——空穴
本授课单元教学目标或要求：
理解有效质量和空穴的物理意义，已知e（k）表达式，能求电子和空穴的有效质量，速度和加速度
本授课单元教学内容（包括基本内容、重点、难点，以及引导学生解决重点难点的方法、例题等）：
1．半导体中e（k）与k的关系（重点，难点）
2．半导体中电子的平均速度
3．半导体中电子的加速度
4．有效质量的物理意义（重点，难点）
5．本征半导体的导电机构— 空穴（重点）
补充2各课外讨论题和例题
1.2.出版社2005
3.2002
4.本授课单元教学手段与方法： 采用ppt课件和黑板板书相结合的方法讲授 本授课单元思考题、讨论题、作业： 作业题：44页2题，补充课外作业题1个 本授课单元参考资料（含参考书、文献等，必要时可列出）刘恩科，朱秉升等《半导体物理学》，电子工业出版社2005 田敬民，张声良《半导体物理学学习辅导与典型题解》电子工业施敏著，赵鹤鸣等译，《半导体器件物理与工艺》，苏州大学出版社，方俊鑫，陆栋，《固体物理学》上海科学技术出版社
5．曾谨言，《量子力学》科学出版社
注：1.每单元页面大小可自行添减；2.一个授课单元为一个教案；3.“重点”、“难点”、“教学手段与方法”部分要尽量具体；4.授课类型指：理论课、讨论课、实验或实习课、练习或习题课。
授课类型：理论课 授课时间：2节
授课题目（教学章节或主题）：
第一章半导体的电子状态
1.5 回旋共振（了解）
1.6 硅和锗的能带结构（了解）
1.7 ⅲ-ⅴ族化合物半导体的能带结构（了解）
1.8 ⅱ-ⅵ族化合物半导体的能带结构（了解）
1.9 si1-xgex合金的能带结构（了解）
1.10宽带隙半导体材料（了解）
本授课单元教学目标或要求：
对于给定的能带图能确定导带底，价带顶的位置及能隙的大小，能辨别能带的简并度 了解各种半导体材料的能带结构特点。
本授课单元教学内容（包括基本内容、重点、难点，以及引导学生解决重点难点的方法、例题等）：
1． k空间的等能面
2．介绍硅、锗、ⅲ-ⅴ族化合物、ⅲ-ⅴ族化合物、si1-xgex合金和宽带隙半导体材料的能带图 本授课单元教学手段与方法：
采用ppt课件讲授
本授课单元思考题、讨论题、作业：
作业题：44页3，4题
本授课单元参考资料（含参考书、文献等，必要时可列出）
1.刘恩科，朱秉升等《半导体物理学》，电子工业出版社2005
2.田敬民，张声良《半导体物理学学习辅导与典型题解》电子工业出版社2005
3.施敏著，赵鹤鸣等译，《半导体器件物理与工艺》，苏州大学出版社，2002
4.方俊鑫，陆栋，《固体物理学》上海科学技术出版社
5．曾谨言，《量子力学》科学出版社
注：1.每单元页面大小可自行添减；2.一个授课单元为一个教案；3.“重点”、“难点”、“教学手段与方法”部分要尽量具体；4.授课类型指：理论课、讨论课、实验或实习课、练习或习题课。
授课类型：理论课 授课时间：2节
授课题目（教学章节或主题）：
第二章半导体中的杂质和缺陷能级（4学时）
2.1硅、锗晶体的杂质能级（掌握）
本授课单元教学目标或要求：
掌握硅、锗晶体中的施主杂质和施主能级，受主杂质和受主能级和深能级杂质
本授课单元教学内容（包括基本内容、重点、难点，以及引导学生解决重点难点的方法、例题等）：
1．替位式杂质 间隙式杂质
2．施主杂质、施主能级（重点）
3．受主杂质、受主能级（重点）
4．浅能级杂质电离能的简单计算
1.2.出版社2005 ．杂质的补偿作用（重点）．深能级杂质 本授课单元教学手段与方法： 采用ppt课件讲授 本授课单元思考题、讨论题、作业： 思考题：习题6 讨论题：习题1 作业题：习题2，3，7 本授课单元参考资料（含参考书、文献等，必要时可列出）刘恩科，朱秉升等《半导体物理学》，电子工业出版社2005 田敬民，张声良《半导体物理学学习辅导与典型题解》电子工业
3.施敏著，赵鹤鸣等译，《半导体器件物理与工艺》，苏州大学出版社，2002
4.方俊鑫，陆栋，《固体物理学》上海科学技术出版社
5．曾谨言，《量子力学》科学出版社
注：1.每单元页面大小可自行添减；2.一个授课单元为一个教案；3.“重点”、“难点”、“教学手段与方法”部分要尽量具体；4.授课类型指：理论课、讨论课、实验或实习课、练习或习题课。
授课类型：理论课 授课时间：2节
授课题目（教学章节或主题）：
第二章半导体中的杂质和缺陷能级（4学时）
2.2 iii—v族化合物的杂质能级（了解）
2.3缺陷、位错能级（了解）
本授课单元教学目标或要求：
了解以gaas为代表的iii—v族化合物半导体中杂质能级的情况。
了解半导体中的缺陷和位错的能级
本授课单元教学内容（包括基本内容、重点、难点，以及引导学生解决重点难点的方法、例题等）： 概括叙述各类杂质（ⅰ族元素，ⅱ族元素，ⅲ族元素，ⅳ族元素，ⅴ族元素，ⅵ族元素和过渡元素）在iii—v族化合物gaas和gap中的杂质能级。
介绍半导体中的点缺陷和位错。
本授课单元教学手段与方法：
采用ppt课件讲授
本授课单元思考题、讨论题、作业：
作业题：62页7题
本授课单元参考资料（含参考书、文献等，必要时可列出）
1.刘恩科，朱秉升等《半导体物理学》，电子工业出版社2005
2.田敬民，张声良《半导体物理学学习辅导与典型题解》电子工业出版社2005
3.施敏著，赵鹤鸣等译，《半导体器件物理与工艺》，苏州大学出版社，2002
4.方俊鑫，陆栋，《固体物理学》上海科学技术出版社
5．曾谨言，《量子力学》科学出版社
注：1.每单元页面大小可自行添减；2.一个授课单元为一个教案；3.“重点”、“难点”、“教学手段与方法”部分要尽量具体；4.授课类型指：理论课、讨论课、实验或实习课、练习或习题课。
授课类型：理论课 授课时间：2节
授课题目（教学章节或主题）：
第三章半导体中的载流子的统计分布
3.1状态密度
3.2费米能级和载流子的统计分布
本授课单元教学目标或要求：
理解k空间和状态密度的意义，掌握在k空间中电子态密度的计算方法
理解半导体中费米能级的物理意义，掌握费米分布函数和玻耳滋蔓分布函数的意义及其应用 本授课单元教学内容（包括基本内容、重点、难点，以及引导学生解决重点难点的方法、例题等）：
1． k空间中量子态的分布
2． 状态密度（重点）
3． 费米分布函数的表达式、意义及应用（重点，难点）
4． 费米能级的物理意义（重点，难点）
5． 玻耳滋蔓分布函数的意义及其应用（重点，难点）
这一次课的重点是让学生理解和掌握这些基本的物理概念，为后续章节的学习打好基础，所以课堂上主要通过5个课外实例的分析和解答加深对这些概念的理解和应用。
例题：5个，见讲稿。
本授课单元教学手段与方法：
采用黑板板书的方法讲授
本授课单元思考题、讨论题、作业：
思考题：习题2题和3题 作业题：习题1题和4题
本授课单元参考资料（含参考书、文献等，必要时可列出）
1.刘恩科，朱秉升等《半导体物理学》，电子工业出版社2005
2.田敬民，张声良《半导体物理学学习辅导与典型题解》电子工业出版社2005
3.施敏著，赵鹤鸣等译，《半导体器件物理与工艺》，苏州大学出版社，2002
4.方俊鑫，陆栋，《固体物理学》上海科学技术出版社
5．曾谨言，《量子力学》科学出版社
注：1.每单元页面大小可自行添减；2.一个授课单元为一个教案；3.“重点”、“难点”、“教学手段与方法”部分要尽量具体；4.授课类型指：理论课、讨论课、实验或实习课、练习或习题课。
授课类型：理论课 授课时间：2节
授课题目（教学章节或主题）：
第三章半导体中的载流子的统计分布
3.2费米能级和载流子的统计分布
3.3本征半导体的载流子浓度
本授课单元教学目标或要求：
掌握导带中电子浓度和价带中的空穴浓度的计算方法，能熟练应用电子浓度和空穴浓度的公式分析问题、解决问题。理解和掌握本征半导体中的载流子浓度和费米能级的计算方法
本授课单元教学内容（包括基本内容、重点、难点，以及引导学生解决重点难点的方法、例题等）：
1． 导带中电子浓度的公式推导、结果分析和应用（重点，难点）
2． 价带中空穴浓度的公式推导、结果分析和应用（重点，难点）
3． nc和nv的物理意义
4． 本征半导体的费米能级和载流子浓度（重点，难点）
结合上次课的物理概念，推导导带电子和价带空穴的浓度的计算公式，这是半导体中最重要的公式之一。交代清楚每一步的物理意义就容易理解推导的过程和结果。重点要求学生掌握结果的分析和应用。举3个实例让学生掌握公式的应用方法。
本授课单元教学手段与方法：
采用黑板板书的方法讲授
本授课单元思考题、讨论题、作业：
思考题：补充 作业题：习题6题和7题
本授课单元参考资料（含参考书、文献等，必要时可列出）
1.刘恩科，朱秉升等《半导体物理学》，电子工业出版社2005
2.田敬民，张声良《半导体物理学学习辅导与典型题解》电子工业出版社2005
3.施敏著，赵鹤鸣等译，《半导体器件物理与工艺》，苏州大学出版社，2002
4.方俊鑫，陆栋，《固体物理学》上海科学技术出版社
5．曾谨言，《量子力学》科学出版社
注：1.每单元页面大小可自行添减；2.一个授课单元为一个教案；3.“重点”、“难点”、“教学手段与方法”部分要尽量具体；4.授课类型指：理论课、讨论课、实验或实习课、练习或习题课。
授课类型：理论课 授课时间：2节
授课题目（教学章节或主题）：
第三章半导体中的载流子的统计分布
3.4杂质半导体的载流子浓度
本授课单元教学目标或要求：
理解和掌握杂质半导体中的载流子浓度和费米能级在不同温度和不同掺杂浓度下的计算和分析方法，并能用图示的方法画出不同温度下杂质的电离和载流子分布的示意图，能画出费米能级和载流子浓度随温度和掺杂浓度的变化图
本授课单元教学内容（包括基本内容、重点、难点，以及引导学生解决重点难点的方法、例题等）：
1．杂质能级上的电子和空穴
2．n型半导体的载流子浓度：分五个温区分析，分别是低温弱电离区，中间电离区，强电离区，过渡区和高温本征激发区（重点和难点）
3.上述分析方法和结果可类比于p型半导体
4．少数载流子的浓度
课堂上尽可能把抽象的结果用直观图示的方法表达出来，结合2个实例教学生分析问题的方法。本授课单元教学手段与方法：
采用黑板板书的方法讲授
本授课单元思考题、讨论题、作业：
思考题：补充题 作业题：习题9，13
本授课单元参考资料（含参考书、文献等，必要时可列出）
1.刘恩科，朱秉升等《半导体物理学》，电子工业出版社2005
2.田敬民，张声良《半导体物理学学习辅导与典型题解》电子工业出版社2005
3.施敏著，赵鹤鸣等译，《半导体器件物理与工艺》，苏州大学出版社，2002
4.方俊鑫，陆栋，《固体物理学》上海科学技术出版社
5．曾谨言，《量子力学》科学出版社
注：1.每单元页面大小可自行添减；2.一个授课单元为一个教案；3.“重点”、“难点”、“教学手段与方法”部分要尽量具体；4.授课类型指：理论课、讨论课、实验或实习课、练习或习题课。
授课类型：理论课 授课时间：2节
授课题目（教学章节或主题）：
第三章半导体中的载流子的统计分布
3.4杂质半导体的载流子浓度
3.5一般情况下的载流子统计分布
本授课单元教学目标或要求：
一节课用于复习总结上次课的重点，再讲2个例题，加深学生对问题的理解和掌握。
理解在同时含有失主和受主杂质的半导体中，利用电中性条件，求解不同温度下载流子浓度和费米能级位置的方法
本授课单元教学内容（包括基本内容、重点、难点，以及引导学生解决重点难点的方法、例题等）：
1．总结和分析3.4节的主要结果，讲解例题
2．分析在同时含有失主和受主杂质的一般情况下，求解不同温度下载流子浓度和费米能级位置的方法（难点）
着重分析物理方法和思想，不需记忆很烦琐的数学公式。
本授课单元教学手段与方法：
采用黑板板书的方法讲授
本授课单元思考题、讨论题、作业：
讨论题：习题15 作业题：习题14，18
本授课单元参考资料（含参考书、文献等，必要时可列出）
1.刘恩科，朱秉升等《半导体物理学》，电子工业出版社2005
2.田敬民，张声良《半导体物理学学习辅导与典型题解》电子工业出版社2005
3.施敏著，赵鹤鸣等译，《半导体器件物理与工艺》，苏州大学出版社，2002
4.方俊鑫，陆栋，《固体物理学》上海科学技术出版社
5．曾谨言，《量子力学》科学出版社
注：1.每单元页面大小可自行添减；2.一个授课单元为一个教案；3.“重点”、“难点”、“教学手段与方法”部分要尽量具体；4.授课类型指：理论课、讨论课、实验或实习课、练习或习题课。
授课类型：理论课 授课时间：2节
授课题目（教学章节或主题）：
第三章半导体中的载流子的统计分布
3.6简并半导体
本授课单元教学目标或要求：
理解简并半导体的定义和简并化的条件；掌握简并半导体载流子浓度的计算方法。了解低温载流子冻析效应和禁带变窄效应。
本授课单元教学内容（包括基本内容、重点、难点，以及引导学生解决重点难点的方法、例题等）：
1． 简并半导体的载流子浓度
2． 简并化条件（重点）
3． 低温载流子冻析效应
4．禁带变窄效应
本授课单元教学手段与方法：
采用黑板板书的方法讲授
本授课单元思考题、讨论题、作业：
作业题：习题20，21
本授课单元参考资料（含参考书、文献等，必要时可列出）
1.刘恩科，朱秉升等《半导体物理学》，电子工业出版社2005
2.田敬民，张声良《半导体物理学学习辅导与典型题解》电子工业出版社2005
3.施敏著，赵鹤鸣等译，《半导体器件物理与工艺》，苏州大学出版社，2002
4.方俊鑫，陆栋，《固体物理学》上海科学技术出版社
5．曾谨言，《量子力学》科学出版社
注：1.每单元页面大小可自行添减；2.一个授课单元为一个教案；3.“重点”、“难点”、“教学手段与方法”部分要尽量具体；4.授课类型指：理论课、讨论课、实验或实习课、练习或习题课。
授课类型：理论课 授课时间：2节
授课题目（教学章节或主题）：
习题课
本授课单元教学目标或要求：
总结第一到第三章的主要概念、理论和公式
讲解习题中存在的主要问题，讲解课外例题
本授课单元教学内容（包括基本内容、重点、难点，以及引导学生解决重点难点的方法、例题等）： 总结第一到第三章的主要概念、理论和公式
讲解习题中存在的主要问题，讲解课外例题
本授课单元教学手段与方法：
采用ppt课件和黑板板书相结合的方法讲授
1.2.出版社2005
3.2002
4.5 本授课单元思考题、讨论题、作业： 作业题：复习1-3章。本授课单元参考资料（含参考书、文献等，必要时可列出）刘恩科，朱秉升等《半导体物理学》，电子工业出版社2005 田敬民，张声良《半导体物理学学习辅导与典型题解》电子工业施敏著，赵鹤鸣等译，《半导体器件物理与工艺》，苏州大学出版社，方俊鑫，陆栋，《固体物理学》上海科学技术出版社 ．曾谨言，《量子力学》科学出版社
注：1.每单元页面大小可自行添减；2.一个授课单元为一个教案；3.“重点”、“难点”、“教学手段与方法”部分要尽量具体；4.授课类型指：理论课、讨论课、实验或实习课、练习或习题课。
授课类型：理论课 授课时间：2节
授课题目（教学章节或主题）：
第四章半导体的导电性
4.1载流子的漂移运动和迁移率
4.2载流子的散射
本授课单元教学目标或要求：
理解半导体中的漂移运动和描述漂移运动的物理量-迁移率，掌握半导体的电导率与迁移率的关系式。理解半导体中载流子散射的概念，了解半导体中主要的散射机构。
本授课单元教学内容（包括基本内容、重点、难点，以及引导学生解决重点难点的方法、例题等）：
1． 欧姆定律的微分形式
2． 半导体中的漂移运动-漂移速度和迁移率（重点）
3．半导体的电导率和迁移率的关系（重点）
4．载流子散射的概念
5．半导体中主要的散射机构
本授课单元教学手段与方法：
采用ppt课件和黑板板书相结合的方法讲授
本授课单元思考题、讨论题、作业：
思考题：习题1 讨论题： 作业题：习题2，4，7
本授课单元参考资料（含参考书、文献等，必要时可列出）
1.刘恩科，朱秉升等《半导体物理学》，电子工业出版社2005
2.田敬民，张声良《半导体物理学学习辅导与典型题解》电子工业出版社2005
3.施敏著，赵鹤鸣等译，《半导体器件物理与工艺》，苏州大学出版社，2002
4.方俊鑫，陆栋，《固体物理学》上海科学技术出版社
5．曾谨言，《量子力学》科学出版社
注：1.每单元页面大小可自行添减；2.一个授课单元为一个教案；3.“重点”、“难点”、“教学手段与方法”部分要尽量具体；4.授课类型指：理论课、讨论课、实验或实习课、练习或习题课。
授课类型：理论课 授课时间：2节
授课题目（教学章节或主题）：
第四章半导体的导电性
4.3迁移率与杂质浓度和温度的关系
4.4电阻率及其与杂质浓度和温度关系
本授课单元教学目标或要求：
掌握半导体的迁移率与杂质浓度和温度的关系
掌握半导体的电阻率与杂质浓度和温度关系
本授课单元教学内容（包括基本内容、重点、难点，以及引导学生解决重点难点的方法、例题等）：
1．平均自由时间和散射概率的关系
2． 迁移率与平均自由时间的关系
3． 迁移率与杂质和温度的关系（重点）
4． 电阻率与杂质浓度的关系（重点）
5． 电阻率随温度的变化（重点）
例题：144页9，16，17
本授课单元教学手段与方法：
采用ppt课件和黑板板书相结合的方法讲授
本授课单元思考题、讨论题、作业：
思考题：习题12 讨论题： 作业题：习题13，15，18
本授课单元参考资料（含参考书、文献等，必要时可列出）
1.刘恩科，朱秉升等《半导体物理学》，电子工业出版社2005
2.田敬民，张声良《半导体物理学学习辅导与典型题解》电子工业出版社2005
3.施敏著，赵鹤鸣等译，《半导体器件物理与工艺》，苏州大学出版社，2002
4.方俊鑫，陆栋，《固体物理学》上海科学技术出版社
5．曾谨言，《量子力学》科学出版社
注：1.每单元页面大小可自行添减；2.一个授课单元为一个教案；3.“重点”、“难点”、“教学手段与方法”部分要尽量具体；4.授课类型指：理论课、讨论课、实验或实习课、练习或习题课。
授课类型：理论课 授课时间：2节
授课题目（教学章节或主题）：
第五章非平衡载流子
5.1非平衡载流子的注入与复合 5.2非平衡载流子的寿命
5.3准费米能级
本授课单元教学目标或要求：
理解非平衡载流子的概念，非平衡载流子的产生、复合和寿命；理解小注入和大注入的概念和条件，理解准费米能级的概念和非平衡状态下载流子浓度的表达式
本授课单元教学内容（包括基本内容、重点、难点，以及引导学生解决重点难点的方法、例题等）：
1．非平衡载流子的概念
2．举例说明非平衡载流子的产生和复合过程（重点）
3．小注入和大注入的概念和条件
4．非平衡载流子的寿命（重点）
5．准费米能级（难点）
6．非平衡状态下载流子浓度的表达式（重点）
上述这些概念是半导体物理中最重要的基本概念，这次课的重点是让学生理解和掌握这些概念及其物理意义。
本授课单元教学手段与方法：
采用黑板板书的方法讲授
本授课单元思考题、讨论题、作业：
思考题：习题1 讨论题：习题6 作业题：习题2，4，7
本授课单元参考资料（含参考书、文献等，必要时可列出）
1.刘恩科，朱秉升等《半导体物理学》，电子工业出版社2005
2.田敬民，张声良《半导体物理学学习辅导与典型题解》电子工业出版社2005
3.施敏著，赵鹤鸣等译，《半导体器件物理与工艺》，苏州大学出版社，2002
4.方俊鑫，陆栋，《固体物理学》上海科学技术出版社
5．曾谨言，《量子力学》科学出版社
注：1.每单元页面大小可自行添减；2.一个授课单元为一个教案；3.“重点”、“难点”、“教学手段与方法”部分要尽量具体；4.授课类型指：理论课、讨论课、实验或实习课、练习或习题课。
授课类型：理论课 授课时间：2节
授课题目（教学章节或主题）：
第五章非平衡载流子
5．4 复合理论
本授课单元教学目标或要求：
理解半导体中的直接复合、间接复合、表面复合和俄歇复合的基本概念。
本授课单元教学内容（包括基本内容、重点、难点，以及引导学生解决重点难点的方法、例题等）：
1．直接复合 2．间接复合 3．表面复合 4．俄歇复合 本授课单元教学手段与方法：
采用黑板板书的方法讲授
本授课单元思考题、讨论题、作业：
思考题： 1 讨论题：习题8 作业题：习题9，10，12
本授课单元参考资料（含参考书、文献等，必要时可列出）
1.刘恩科，朱秉升等《半导体物理学》，电子工业出版社2005
2.田敬民，张声良《半导体物理学学习辅导与典型题解》电子工业出版社2005
3.施敏著，赵鹤鸣等译，《半导体器件物理与工艺》，苏州大学出版社，2002
4.方俊鑫，陆栋，《固体物理学》上海科学技术出版社
5．曾谨言，《量子力学》科学出版社
注：1.每单元页面大小可自行添减；2.一个授课单元为一个教案；3.“重点”、“难点”、“教学手段与方法”部分要尽量具体；4.授课类型指：理论课、讨论课、实验或实习课、练习或习题课。
5.5.6
际问题 授课类型：理论课 授课时间：2节 授课题目（教学章节或主题）： 第五章非平衡载流子 陷阱效应 载流子的扩散运动 本授课单元教学目标或要求： 了解半导体的陷阱效应 理解和掌握非平衡少数载流子的稳定扩散方程，能用扩散方程求解实
本授课单元教学内容（包括基本内容、重点、难点，以及引导学生解决重点难点的方法、例题等）：
1．陷阱效应
2．非平衡少数载流子的扩散定律
3．非平衡少数载流子的稳态扩散方程（重点）
4．稳态扩散方程的应用（重点，难点）
举例讲解稳态方程的应用，基本方法：根据具体问题写出稳态方程的具体表达式和边界条件写出方程的通解，代入边界条件求具体的解。
本授课单元教学手段与方法：
采用黑板板书的方法讲授
本授课单元思考题、讨论题、作业：
讨论题：15 作业题：习题13，14，16
本授课单元参考资料（含参考书、文献等，必要时可列出）
1.刘恩科，朱秉升等《半导体物理学》，电子工业出版社2005
2.田敬民，张声良《半导体物理学学习辅导与典型题解》电子工业出版社2005
3.施敏著，赵鹤鸣等译，《半导体器件物理与工艺》，苏州大学出版社，2002
4.方俊鑫，陆栋，《固体物理学》上海科学技术出版社
5．曾谨言，《量子力学》科学出版社
注：1.每单元页面大小可自行添减；2.一个授课单元为一个教案；3.“重点”、“难点”、“教学手段与方法”部分要尽量具体；4.授课类型指：理论课、讨论课、实验或实习课、练习或习题课。
授课类型：理论课 授课时间：2节
授课题目（教学章节或主题）：
第五章非平衡载流子
5.7载流子的漂移运动、爱因斯坦关系式
5.8连续性方程式
本授课单元教学目标或要求：
理解载流子的漂移运动和漂移电流表达式
掌握爱因斯坦关系式
掌握连续性方程及其应用
本授课单元教学内容（包括基本内容、重点、难点，以及引导学生解决重点难点的方法、例题等）：
1．载流子的漂移运动
2．爱因斯坦关系式（重点）
3．连续性方程式（重点，难点）
1.2.出版社2005 ． 连续性方程应用举例（难点）通过例题分析让学生学习连续性方程及其应用 本授课单元教学手段与方法： 采用ppt课件和黑板板书相结合的方法讲授 本授课单元思考题、讨论题、作业： 思考题：习题15 讨论题： 作业题：补充2个课外作业题 本授课单元参考资料（含参考书、文献等，必要时可列出）刘恩科，朱秉升等《半导体物理学》，电子工业出版社2005 田敬民，张声良《半导体物理学学习辅导与典型题解》电子工业
3.施敏著，赵鹤鸣等译，《半导体器件物理与工艺》，苏州大学出版社，2002
4.方俊鑫，陆栋，《固体物理学》上海科学技术出版社
5．曾谨言，《量子力学》科学出版社
注：1.每单元页面大小可自行添减；2.一个授课单元为一个教案；3.“重点”、“难点”、“教学手段与方法”部分要尽量具体；4.授课类型指：理论课、讨论课、实验或实习课、练习或习题课。
授课类型：理论课 授课时间：2节
授课题目（教学章节或主题）：
第四、五章习题课
本授课单元教学目标或要求：
对第四、第五章的基本概念、理论和公式进行总结
讲解第四、五章的习题课
本授课单元教学内容（包括基本内容、重点、难点，以及引导学生解决重点难点的方法、例题等）：
1．对第四、第五章的基本概念、理论和公式进行总结
2．讲解第四、五章的习题课
本授课单元教学手段与方法：
采用ppt课件和黑板板书相结合的方法讲授
本授课单元思考题、讨论题、作业：
作业题：复习第四、第五章的内容。
本授课单元参考资料（含参考书、文献等，必要时可列出）
1.刘恩科，朱秉升等《半导体物理学》，电子工业出版社2005
2.田敬民，张声良《半导体物理学学习辅导与典型题解》电子工业出版社2005
3.施敏著，赵鹤鸣等译，《半导体器件物理与工艺》，苏州大学出版社，2002
4.方俊鑫，陆栋，《固体物理学》上海科学技术出版社
5．曾谨言，《量子力学》科学出版社
注：1.每单元页面大小可自行添减；2.一个授课单元为一个教案；3.“重点”、“难点”、“教学手段与方法”部分要尽量具体；4.授课类型指：理论课、讨论课、实验或实习课、练习或习题课。
授课类型：理论课 授课时间：2节
授课题目（教学章节或主题）：
第六章 pn结
6．1 pn结及其能带图
本授课单元教学目标或要求：
掌握pn结的形成过程、能带图、接触电势差和和载流子的分布
本授课单元教学内容（包括基本内容、重点、难点，以及引导学生解决重点难点的方法、例题等）：
1． pn结的形成和杂质分布
2． pn结的能带图(重点，难点)
3． pn结的接触电势差（重点）
4． pn结的载流子分布(重点，难点)
本授课单元教学手段与方法：
采用ppt课件和黑板板书相结合的方法讲授
1.2.出版社2005
3.2002
一、教学目标
1．知道什么是导体，什么是绝缘体。
2．能够设计检测装置，检测常见物体的导电性能。3．认识常见的导体与绝缘体。
4．知道人体、大地和自然界的水也是导体。5．具有安全用电的意识。
二、教学重点与难点
重点：认识常见的导体与绝缘体。
难点：认识人体、自然界中的水、大地也是导体。
三、教学内容
教材第33、34、35页。
四、教具学具
教具：多媒体播放器。
学具：电池、导线、电池盒、小灯泡、开关、灯座、铁片、铜丝、橡皮擦、塑料尺、回形针、纸片、烧杯、发光二极管
五、教学过程
第一课时
（一）导入新课
师：同学们，上节课我们学习了简单电路，同学们还记得连接一个简单电路需要哪些材料吗？
生：导线、电池（电源）、小灯泡（用电器）
师：嗯，同学们回答的都不错，一个简单电路由导线、电池、小灯泡组成，老师为你们准备了这些材料，哪些同学能上来给我们连一下。（PPT）请同学上来连一个简单电路
师：同学们，看小灯泡亮了没有？ 生：亮了
师：说明这位同学连对了，我们给他一点掌声，现在同学们思考一下，如果老师把其中一根导线剪断，灯泡还会亮吗？ 生：不会
师：对，小灯泡不会亮了，那么我们应该在断开的电路中接入什么才能使小灯泡继续发亮？（学生回答）
师：同学们都很聪明，能想到在电路中接一些物体，让小灯泡重新亮起来，那同学们是不是不管接什么什么物体进去都能使小灯泡亮起来呢？ 生：不是
师：根据小灯泡的发亮情况可以判断出哪些物体接进这个电路中能使小灯泡发亮，在这个断开的简单电路中接入这些物体，大家看图片，像图片中一样，看好了，那现在大家会连了吗？ 生：会了 师：好，那到底接哪些物体进去小灯泡会亮那些不会？今天我们就用这个断开的简单电路来检测一下。
（二）预测
师：今天老师为你们准备了一些材料有：铁片、回形针、铜丝、纸片、铝片、干木条、橡皮擦、塑料尺，你们认为把这些材料接进去，哪些会使小灯泡重新亮起来，哪些不会？现在你们以小组为单位预测一下，把你们的预测结果填在实验记录表上。（小组预测）
师：现在老师请一个组的同学起来汇报一下他们的预测结果。
（学生回答）
（三）实验 师：有其他不同意见吗？那同学们你们的预测到底正不正确呢？我们现在就来做实验验证一下，在做实验之前老师有几点要求：（1）检测前，确定电路连接是否正常。
（2）将各个物体逐个接入电路中，看小灯泡是否发亮。（3）为了提高检测的准确性，注意要重复实验。（4）认真及时地记录检测结果，完成表格。（5）把检测完的物体分类放。
师：同学们懂了没，会不会做了？现在老师开始发实验材料
（教师发实验材料
学生实验）
师：现在老师请几个组的同学汇报一下实验结果
（学生汇报）
师：现在我们一起来给它们分一下类，同学们都发现铁片、铝片、铜丝、回形针能使小灯泡重新发亮，纸片、干木条、橡皮擦、塑料尺这些不能使小灯泡重新发亮。你们看一下这些能使小灯泡发亮的东西，它们有什么共同的特征？ 生：都是金属
（四）导体与绝缘体概念
师：嗯，使小灯泡发亮的东西大部分是金属，接入电路中能使小灯泡发亮呢说明它容易导电，不能使小灯泡发亮说明它不容易导电。我们把容易导电的物体叫做导体；把不容易导电的物体叫做绝缘体。（板书）并且导体大部分是金属，绝缘体大部分是非金属。
师：现在我们知道了什么是导体，什么是绝缘体了，那现在老师说，你们来判断老师说的对不对： 1.导体容易导电（对）
2.绝缘体一定不能导电（错）
师：绝缘体是不容易导电，而不是一定不能导电，当情况改变时，导体和绝缘体是可以互相转变的，比如说：
导体高温后变绝缘体（铁高温后，电阻变大，变为绝缘体）绝缘体变湿后变导体（比如说干木条变湿后变导体）
师：导体和绝缘体在我们生活中是很常见的，现在同学们来谈谈在生活中，你认识的导体有哪些?绝缘体有哪些？ 学生讨论并回答
师：我们今天的课就上到这里，大家在课后思考一下水、人体、大地是导体吗？
六、课堂小结
师：今天我们一起学习了导体绝缘体，那我们现在就一起来回顾一下吧。1.容易导电的物体叫做导体
2.不容易导电的物体叫做绝缘体。
七、板书设计
导体与绝缘体
1.导体：容易导电的物体叫做导体。
2.绝缘体：不容易导电的物体叫做绝缘体。
第二课时
五、教学过程
（一）回顾知识
师：同学们，通过上节课的学习，谁能告诉老师什么是导体，什么绝缘体？ 生：容易导体的物体是导体，不容易导电的物体是绝缘体。
师：这位同学回答的很不错，你们要记住了，导体是容易导电，而不是能导电；绝缘体是不容易导电，而不是不能导电，我们说的是容易和不容易而不是能不能，也不是会不会。那哪位同学能给我们举举例子，哪些东西是导体，哪天是绝缘体？（学生举例）
师：同学们告诉老师这些导体都有些什么共同特征？ 生：都是金属。
师：很好，导电性是金属的特性之一，所以，金属是导体。
（二）自然界中的水、人体、大地都是导体 师：看来同学们学得都很不错，现在我们已经知道了生活中的一些导体和一些绝缘体了，哪同学们你们认为自然界中的水是不是导体呢？ 学生回答 师：到底是不是呢？我们就来做实验验证一下，要验证自然界中的水是不是导体，同样需要把自然界中的水接入到电路检测器中去，只是今天我们的用发光二极管来代替小灯泡。这是电路检测器，这呢是老师准备的三杯水分别是纯净水、自来水还有盐水。现在我们把纯净水接入电路中，你们认真观察二极管会不会亮？ 学生观察并回答
师：二极管没亮说明了什么? 生：说明了纯净水不容易导电，不是导体
师：对，这个实验说明了纯净水不是导体。下面我们再做第二个实验，我们把自来水接入这个电路中，你们认真观察二极管会不会亮？亮度又是怎么样的？ 学生观察并回答
师：二极管亮了，而且亮度弱，说明了什么? 生：说明了自来水容易导电，是导体，导电性弱。下面我们再做第三个实验，我们把盐水接入这个电路中，你们认真观察二极管会不会亮？并观察它的亮度的变化
（学生观察并回答）
师：二极管亮了，亮度增强了，说明了什么? 生：说明了盐水容易导电，是导体，导电性强。
师：同学们，发现没有并不是所有的水都是导体，纯净水就不是导体。自来水和盐水是导体，自来水和盐水是自然界中的水，也就是说自然界中的水是导体。（板书）纯净水不容易导电是因为它里面不含任何杂质，自来水和盐水里面含有杂质，而且盐水里面的杂质多于自来水里面的，盐水导电性也强于自来水，说明了什么？
生：不同水导电性能不一样，水中的杂质越多，导电性越强。
师：现在我们知道了自然界中的水是导体，纯净水不是导体，那同学们思考一下人是不是导体？ 生：是 师：到底是不是呢？我们来做一个小游戏（做验电球实验），同学们你们看到了什么现象？ 生：验电球发光了
师：嗯，验电球亮了，这就说明人容易导电是导体。现在，老师给大家看一下，这是电笔（介绍电笔的用法并演示）手放在电笔顶端，指示灯亮了也说明了人是导体。现在我们知道了自然界中的水，还有人都是导体，那你们认为大地是导体吗？ 学生回答
师：其实大地也是导体，大家知不知道避雷针 学生回答
师：避雷针的使用就是利用了大地的导电性（教师介绍避雷针）
（三）生活中的导体与绝缘体
师：现在我们已经知道了自然界中的水、人体和大地都是导体了（板书）。其实在我们生活中导体和绝缘体有很多，上节课也说了一些，其实好的导体和绝缘体都是好的电工材料，比如说电线、电笔、开关等等。你们能辨认出它们那些部分是导体，那一部分是绝缘体吗？ 生：辨认 师：你们知道它们为什么设计成这样吗？导体部分和绝缘体部分各起什么作用？ 生：回答
（四）安全用电
师：其实导体的作用是为了更容易导电，绝缘体的作用是防止人触电，保证用电安全。既然人会触电，生活中就要小心用电了，不然很容易触电发生危险。你们把课本翻到35页，判断以下几种做法对不对，并说出为什么？ 学生回答 教师并做讲解
师：同学们，你们见过这个标志没有？ 生：见过
师：分别在哪些地方见过？ 学生回答
师：这些地方都是很容易触电，发生危险的地方，这个标志是小心触电的意思，以后我们看到这个标志，一定要远离，靠近了会很容易发生危险。电是很危险的，所以我们在生活中就要学会安全用电，那你们知道哪些安全用电的小常识呢？能举举例子吗？ 学生回答
师：同学们说的都有道理，那接下来老师给你们看一个安全用电的小视频，大家认真看，学习一下如何安全用电（播放安全用电小视频）
师：视频看完了，哪位同学能给我们总结一下，如何安全用电 学生总结
师：现在拿出你们的笔记本，写出几条安全用电的常识，不能少于三条。
六、课堂小结
师：同学们，这节课我们都学习了些什么呢？一起来回顾一下吧！1.自然界中的水、人体、大地都是导体 2.安全用电常识。
七、板书设计
导体与绝缘体
1.自然界中的水、人体、大地都是导体 2.安全用电常识：（1）
（2）
（3）
【半导体三极管教案】推荐阅读：
导体和绝缘体教案设计11-27
半导体物理期末考试01-05
半导体公司管理条例06-05
半导体物理知识点10-17
半导体产品工作计划12-29
半导体仓库管理制度03-24
半导体物理学教学大纲10-07
半导体照明节能产业发展意见(红头)07-01
《导体的电阻》教学设计09-09
导体与绝缘体反思10-18
