занятие 35 как надо. Электрический ток в полупроводниках. Полупроводниковые приборы
 Скачать 78.45 Kb.
|
ОГАПОУ «Белгородский индустриальный колледж»План занятия № 35 Учебные группы: 11 ТТО, 12 ТТО, 12 ТЭО, 13 ЭО, 11 СДУ, 12 СДУ, 12 АСУ, 12 ПКС Тема занятия: Электрический ток в полупроводниках. Полупроводниковые приборы. Вид занятия - смешанный. Тип занятия комбинированный. Учебные цели занятия: сформировать у учащихся представление об электрическом токе полупроводниках. Полупроводниковые приборы. Задачи занятия: Образовательная: Расширить знания учащихся о полупроводниках, дать понятие р-n-перехода и его использование в полупроводниковом диоде, сформировать знания о применении полупроводников, расширить, углубить знания учащихся о полупроводниках. Развивающая: Развивать у учащихся умение применять полученные знания о полупроводниках к практическому применению их в технике, развивать интерес к знаниям, способность анализировать, обобщать, выделять главное. воспитательная: Воспитательная: воспитывать у учащихся средствами урока уверенность в своих силах, уважительное отношение к своим товарищам, аккуратность, инициативность; чувство прекрасного, культуру речи и общения, аккуратность. Планируемые образовательные результаты: способствовать усилению практической направленности в обучении физики, формировании умений применять полученные знания в различных ситуациях. Личностные: способствовать эмоциональному восприятию физических объектов, умению слушать, ясно и точно излагать свои мысли, развивать инициативу и активность при решении физических задач, формировать умение работать в группах. Метапредметные: химия - ковалентная связь, использование периодической системы Менделеева, астрономия - солнечные батареи, производственное обучение - электротовары, электротехника, история родного края. Предметные: овладеть физическим языком, умением распознавать соединения параллельные и последовательные, умение ориентироваться в электрической схеме, собирать схемы. Умение обобщать и делать выводы. Ход занятия: Организация начала урока (отметка отсутствующих, проверка готовности студентов к уроку, ответы на вопросы студентов по домашнему заданию) – 2-5 мин. Проверка усвоенных знаний прошлого занятия в виде теста: Изучение новой темы: Преподаватель сообщает учащимся тему урока, формулирует цели урока и знакомит учащихся с планом урока. Учащиеся записывают тему урока в тетради. Преподаватель создает условия для мотивации учебной деятельности. Объяснение нового материала. 1.Из истории полупроводников. Мы продолжаем изучать тему «Электрический ток в полупроводниках». Давайте ещё раз вспомним, что же такое полупроводники? Электротехника разделяет все вещества на 3 группы: проводники, диэлектрики и полупроводники. Проводники, в основном металлы, обладают очень малым удельным сопротивлением, поэтому металлы применяются для передачи тока. У диэлектриков, наоборот, сопротивление огромно, они практически ток совсем не проводят. Их применяют там, где нужно преградить дорогу электрическому току и обезопасить от него людей. Полупроводники занимают промежуточное положение, сопротивление у них более или менее большое, то есть они проводят электрический ток, но плохо.вот это промежуточное положение – ни проводники, ни диэлектрики – и послужило причиной того, что полупроводники долгое время были изгнаны из электротехники. В начале ХХ века становились на ноги такие изобретения как электродвигатель, трансформатор, линия передач и поэтому электротехника занялась решением двух проблем: пропускание тока и защита от высоких напряжений. А полупроводниками – полу изоляторами интересовались мало. Всю историю полупроводников можно разбить на 2 этапа: до 1948 года и после. Первый этап характеризуется тем, что полупроводники в промышленности почти не применялись. Единственным исключением был силен, особыми свойствами которого заинтересовались ещё в 70-х годах ХIХ века. Но такое положение не могло продолжаться долго – техника развивается и ищет новые материалы. И полупроводники постепенно начали проникать в различные отрасли электротехники, но это были случайные, не связанные между собой применения, так как полупроводники применяли, либо совсем не подозревая, что это полупроводники, либо не придавая этому факту никакого значения. У нас в России в Петербурге в 1931 году академик Иоффе организует научный центр изучения полупроводников. Появились первые теоретические и экспериментальные работы физиков: Френкеля, Иоффе и других. Уже тогда Иоффе предсказывал, что с помощью полупроводниковых элементов можно будет превращать свет и тепло в электроэнергию для нужд промышленности и быта. 1948 год в истории полупроводников имеет большое значение. В конце этого года американские физики Бардин и Браттейн изобрели полупроводниковый триод, заменяющий радиолампу. Это событие произвело переворот в полупроводниковой технике. Это изобретение открыло глаза на несправедливо забытых пасынков электротехники полупроводников – и помогло увидеть, какие необъятные перспективы открывают они для развития техники. После 1948 года полупроводниками стали заниматься целые армии исследователей и инженеров, полупроводники вошли в промышленность, в народное хозяйство. 2.Использование полупроводников в устройстве: - термисторов, - фоторезисторов. - сообщение учащегося. Какие же технические задачи разрешает промышленность с помощью полупроводников? 1) Превращают переменный ток в постоянный. 2) Усиливают высокочастотные колебания. 3) Регулируют силу тока и напряжения. 4) Разрешают разнообразные задачи автоматики и телеуправления. 5) Измеряют температуру и освещённость помещений. 6) Сигнализируют на десятки километров о присутствии светящихся или нагретых тел. 7) Превращают тепловую энергию в электрическую. 8) Создают с помощью электрического тока тепло и холод. 9) Превращают энергию солнечных лучей в электрическую (солнечные батареи). 10) Усиливают в миллионы раз самые слабые пучки электронов. Самыми простейшими полупроводниковыми приборами являются термисторы и фоторезисторы. Эти полупроводниковые приборы по конструкции предельно просты. Они представляют собой всего-навсего небольшие кристаллики полупроводника с контактами. Однако, благодаря, замечательным физическим свойствам полупроводников, даже эти простейшие приборы способны решать множество трудных, важных и интересных задач в самых разных областях науки и техники. 1) ТЕРМИСТОРЫ (терморезисторы, термосопротивления). Мы знаем, что в полупроводниках сопротивление очень сильно зависит от температуры. Термисторы – это приборы, которые используют зависимость сопротивления полупроводников от температуры. Выпускают термисторы в виде стержней, трубок, дисков, шайб и бусинок размером от нескольких микрометров до нескольких сантиметров. Где же используются термисторы? Выступление учащегося. Термисторы используются: - в качестве термометров для измерения и регулирования температуры в диапазоне от 1 К до температуры расплавленной стали 1800 К. - для стабилизации различных элементов электротехнической и радиоэлектронной аппаратуры. - для контроля тепловых режимов машин, механизмов. - для контроля температуры тяжёлобольных в реанимационных палатах - для дистанционного наблюдения за состоянием здоровья редких и ценных животных. - для изучения спектра Солнца и звёзд. - для измерения температуры, противопожарной сигнализации, что позволяет определять температуру любого числа помещений или предметов из одного наблюдательного пункта. На больших теплоходах несколько тысяч термисторов размещают по всему кораблю и контролируют температуру везде, где это представляет интерес. Термисторы могут не только контролировать, но и поддерживать желаемую температуру в данном помещении. Преподаватель: Вы будущие работники пищевой промышленности, где также используются эти устройства для измерения и поддерживания температуры в плитах, жарочных шкафах и других устройствах. 2)ФОТОРЕЗИСТОРЫ. Фоторезистор – это полупроводниковый прибор, сопротивление которого меняется под действием света. Основу любого фоторезистора составляет полупроводниковая пластинка или плёнка. В этих приборах используется явление фотоэффекта (явление вырывания электронов из вещества под действием света), которое мы будем с вами изучать на 2 курсе и ещё встретимся с этими приборами и рассмотрим их более глубоко и научно. Миниатюрность и высокая чувствительность фоторезисторов позволяет использовать их в самых различных областях науки и техники. Что же умеют фоторезисторы? Выступление обучающегося. Один впечатляющий пример. В июне 1982 года, когда английские десантники захватили порт Стенли – административный центр Фолклендских островов, в Южном полушарии, была зима. Как писала газета «Известия» немалую роль в развитии событий сыграло то обстоятельство, что любая попытка аргентинских солдат обогреться и развести костёр, немедленно приводила к накрытию костра, а с ним, как правило, миномётной или артиллерийской позиции, английской ракетой с головкой самонаведения. Фоторезистор, по сигналам которого наводилась ракета, реагировал на инфракрасное излучение костра. Фоторезисторы установленные на спутниках, следят за запуском чужих ракет. Каждый такой запуск сопровождается характерной и очень мощной вспышкой. Анализ характера вспышки позволяет судить о том, какого типа ракета запущена. Способность фоторезисторов реагировать на тепловое излучение используют и в мирных целях – для измерения температуры расплавленной стали и чугуна в металлургической промышленности и раскалённой массы материала в керамической, цементной и многих других отраслях промышленности. Фотосопротивления также находят широкое применение: - для целей сигнализации и автоматики. - для управления на расстоянии производственными процессами. - для сортировки изделий по их размерам. - для автоматического регулирования освещённости и др. 3.Контакт двух полупроводников (р-n-переход). Но огромное практическое применение получил контакт двух полупроводников или р-n-переход, который обладает односторонней проводимостью, то есть пропускает ток только в одном направлении.  Что же собой представляет р-n-переход? Вывод: В связи с тем, что р-n-переход пропускает электрический ток только в одном направлении, его используют для выпрямления переменного тока. 4.Использование р-n-перехода в полупроводниковом диоде, его устройство, принцип действия, применение. Известно, что все электростанции производят переменный ток. Однако имеется множество потребителей, которые не могут обойтись без постоянного тока. Это: - городской транспорт: троллейбусы, трамваи, метро; - электролиз; - зарядка аккумуляторов; - гальванические покрытия деталей (золочение, серебрение, никелирование, хромирование и т.д.); - химическая промышленность; - нефтяная промышленность; - судостроение и т.д. Ртутные выпрямители имели низкий КПД, они очень хрупкие, громоздкие, недолговечные и в них используется ядовитая ртуть. В настоящее время используются полупроводниковые выпрямители – полупроводниковые диоды, которые изготавливают в основном из германия и кремния. Вообще любой полупроводниковый выпрямительный элемент состоит из электронного и дырочного полупроводников. Преимущества полупроводниковых диодов: - высокая надёжность, - практически неограниченный срок службы, - компактны, удобны в транспортировке, - просты по устройству, экономичны. Недостатки: - могут работать в ограниченном интервале температур (от 700С до 1250С). Полупроводниковые приборы нашли применение в радиотехнике: в приёмниках, телевизорах, магнитофонах, на искусственных спутниках Земли, электронно-вычислительных машинах.  Закрепление и обобщение нового материала. (Проверка качества, закрепление и обобщение изученного, выводы.) Вопросы для закрепления: - Можно ли получить р-n-переход, производя вплавление олова в германий или кремний? (Ge – 4-x вал., Si – 4-x вал., Sn – 4-х вал.) (Ответ: получить р-n-переход на основе германия – олово или кремний – олово нельзя, так как олово также 4-х вал., и атомы олова, попадая в решётку кремния или германия, не создадут в ней ни дырок, ни дополнительных электронов.) - В лаборатории имеется столбик, вырезанный из монокристалла германия, а также цинк и фосфор. Каким образом из этих веществ можно получить р-n-переход? (Ge – 4-x вал., Zn – 2-x вал., P – 5-ти вал.) (Ответ: р-n-переход можно получить, производя вплавление в столбик германия с одной стороны цинка, а с другой стороны фосфора.) - какие преимущества и недостатки имеют полупроводниковые приборы? (Ответ: преимущества: высокий кпд, малые размеры, длительный срок службы, малая потребляемая мощность; недостатки: температурная зависимость характеристик приборов.) Домашнее задание: Подготовить рефераты на тему: «Полупроводниковые приборы и их использование» Преподаватель _________________________________/Деревнина О.В./ |