模拟电子技术项目化教案

教授题目 教材 教学院系 教学目标 电源指示电路的制作 《模拟电子技术项目化教程》 知识目标 1.掌握二极管的单向导电性、伏安特性、主要参数 2.理解单相半波整流电路的工作原理 能力目标： 1.能分析单相半波整流电路的工作原理 2.能正确选用整流二极管，并对二极管质量进行检测。 3.能对电源指示电路进行装配、调试和检测 情感目标： 引导学生学习，激发学生的学习兴趣，培养学生学习情感和持久的学习兴趣。 教学重点 教学难点 教学设计思路 二极管的单向导电性、伏安特性，单相半波整流电路的工作原理 二极管的主要参数，单相半波整流电路的电压、电流计算 本次课以任务需求为引领，引起学生的求知欲望，分组讨论学习基本知识点，集中讨论学习重点内容，分组完成任务，攻克难点内容，得出解决方法，引导学生操作验证，理论指导与实践操作交叉进行。 教师努力做到引导学生思考，激发学生学习兴趣，利用项目教学、多媒体投影、演示教学等多种教学手段，解决巡回指导不便的困难。同时为学生营造一个自主学习的课堂氛围，培养他们创新精神和相互协作的能力。 教材分析 本教材从任务需求分析入手，确定知识目标和能力目标，以做项目为主线，相关知识为支撑，便于学生在“学中做，做中学”，有利于学生掌握知识、形成技能、提高能力。 学情分析 大一下学期学生已经掌握了《电工技术》相关知识，能够进行电路分析，使用电子仪表测量特征参数，但元件的结构和工作原理认识不够深刻，还需巩固强化。 针对专科学生普遍基础较差，在授课时应采用任务驱动和基于工作过程导向，发挥学生的主观能动性，让学生主动地去思考、去探求；尽可能地多利用多媒体、教具、实物，采用讲、练结合，帮助学生建立理论与实际相结合的思维模式，使其真正掌握操作技能并可以活学活用。 讲授学时 任课教师 1课时 教法与学法分析 教学场地布置 项目教学法、启发式教学、演示教学法 模仿学习法、合作学习法、归纳总结学习法 教学准备 1．计算机一台，多媒体投影仪一台。 2．操作台、电烙铁+焊台、电源插座、万用表，电源指示电路元器件、镊子、剪线钳。 3．课堂练习项目任务书。 教学流程（教学流程图见附表） （一）组织教学情景导入任务（2分钟） 考勤、填写教学日志，调节课堂气氛，调动学生主动参与课堂，创造和谐活泼课堂，做好接受新知识的准备工作。 作用：激发学习兴趣 教法：与日常应用相关的场景，让学生清楚学习本课的目的和意义。 教师创设情景：有一个手机充电器，不能正常充电，需要确定它是否能正常工作，及电源是否有电？ 情景道具：手机充电器、发光二极管、万用表 （二）自主学习阶段（6分钟）检查预习作业 作用：学生感知教学重点，初步实现知识目标 学法：归纳、总结 学生分组收集资料：（4分钟）（略读教材内容P7-11，不讲，学生自学） 1.半导体二极管的几种常见结构及其应用场合 在PN结上加上引线和封装，就成为一个二极管。二极管按结构分为点接触型、面接触型和平面型三大类。 点接触型二极管PN结面积小，结电容小，常用于检波和变频等高频电路。面接触型二极管PN结面积大，结电容大，用于工频大电流整流电路。平面型二极管PN结面积可大可小，PN结面积大的，主要用于功率整流；结面积小的可作为数字脉冲电路中的开关管。 2.二极管的分类 按照所用的半导体材料，可分为锗二极管（Ge管）和硅二极管（Si管）。 根据其不同用途，可分为检波二极管、整流二极管、稳压二极管、开关二极管、隔离二极管、肖特基二极管、发光二极管、硅功率开关二极管、旋转二极管等。 发光二极管 发光二极管简称为LED。由含镓（Ga）、砷（As）、磷（P）、氮（N）等的化合物制成。 当电子与空穴复合时能辐射出可见光，因而可以用来制成发光二极管。在电路及仪器中作为指示灯，或者组成文字或数字显示。砷化镓二极管发红光，磷化镓二极管发绿光，碳化硅二极管发黄光，氮化镓二极管发蓝光。因化学性质又分有机发光二极管OLED和无机发光二极管LED。 3.二极管单向导电性 4.发光二极管极性判别 用指针式万用表R×10k档，测量发光二极管的正、反向电阻值。正常时，正向电阻值（黑表笔接正极时）约为几十至200kΩ，反向电阻值为∞（无穷大）。在测量正向电阻值时，较高灵敏度的发光二极管，管内会发微光。若用万用表R×1k档测量发光二极管的正、反向电阻值，则会发现其正、反向电阻值均接近∞（无穷大），这是因为发光二极管的正向压降约在2V左右（部分发光二极管压降在3V左右，如白色发光二极管等），而万用表R×1k档内电池的电压值为1.5V，故不能使发光二极管正向导通。 普通半导体二极管的简易测试 1）二极管极性判别 将万用表拨在R×100或R×1K电阻挡上，两支表笔分别接触二极管的两个电极测其阻值，记下此时的阻值。两支表笔调换，再测一次阻值。两次测量中，阻值小的那一次，测出的是二极管的正向电阻，黑表笔接触的是二极管的正极，红表笔接触的是二极管的负极。测量一般小功率二极管的正、反向电阻，不宜使用R×1和R×10K挡；前者通过二极管的正向电流较大，可能烧毁管子；后者加在二极两端的反电压太高，易将管子击穿。 2）二极管的性能测量 二极管性能鉴别的最简单方法是用万用表测其正、反向电阻值，阻值相差越大，说明它的单向导电性能越好。 对于检波二极管或锗小功率二极管，使用R×100挡，其正向电阻约为100～1000Ω之间；对于硅管，约为几百欧姆到几千欧姆之间。 反向电阻，不论是锗管还是硅管，一般都在几百千欧以上，而且硅管比锗管大。 对于小功率二极管一般选用R×100或R×1K挡；中、大功率二极管一般选用R×1或R×10挡。发光二极管用R×10K测基正、反向阻值，当正向电阻小于50KΩ，反向电阻大于200KΩ时均为正常。测量时，若二极管的正、反向电阻为无穷大，即表针不动时，说明基内部断路；反之，若其正反向电阻近似为0Ω时，说明其内部有短路故障；如果二极管的正、反向电阻值相差太小，说明其性能变坏或失效。 学生小组代表汇报总结：（2分钟）计入小组平日课堂评价成绩 1.半导体二极管的结构和类型？发光二极管为什么发不同颜色的光？ 2.二极管的特殊性质？ 3.二极管的极性测试方法？ 4.用万用表测量发光二极管极性？ （三）集中学习阶段（15分钟） 作用：突出教学重点，为攻克教学难点铺垫 教法：项目教学、启发教学 学法：模仿学习、合作学习、总结归纳 重点分析（15分钟）： 项目：电源指示电路 项目相关知识 1.半导体二极管的伏安特性（5分钟） 半导体二极管的伏安特性曲线，处于第一象限的是正向伏安特性曲线，处于第三象限的是反向伏安特性曲线。 1）正向特性：当V＞0，即处于正向特性区域。正向区又分为两段： 当0＜V＜Uon时，正向电流为零，Uon称为死区电压或开启电压。 当V＞Uon时，开始出现正向电流，并按指数规律增长。 2）反向特性：当V＜0时，即处于反向特性区域。反向区也分两个区域： 当VBR＜V＜0时，反向电流很小，且基本不随反向电压的变化而变化，此时的反向电流也称反向饱和电流IS。 当V≤VBR时，反向电流急剧增加，VBR称为反向击穿电压。 从击穿的机理上看，硅二极管若|VBR|≥7 V时，主要是雪崩击穿；若VBR≤4 V则主要是齐纳击穿，当在4 V～7 V之间两种击穿都有，有可能获得零温度系数点。 2温度对二极管伏安特性的影响（2分钟） 温度对二极管的性能有较大的影响，温度升高时，反向电流将呈指数规律增加，硅二极管温度每增加8℃，反向电流将约增加一倍；锗二极管温度每增加12℃，反向电流大约增加一倍。 另外，温度升高时，二极管的正向压降将减小，每增加1℃，正向压降UD大约减小2mV，即具有负的温度系数。 3二极管的主要参数（3分钟） 1）最大整流电流IＦM：二极管长期工作允许通过的最大正向电流。在规定的散热条件下，二极管正向平均电流若超过此值，则会因结温过高而烧坏。 2）最高反向工作电压UBR：二极管工作时允许外加的最大反向电压。若超过此值，则二极管可能因反向击穿而损坏。一般取UBR值的一半。 3）反向饱和电流IR：二极管未击穿时的反向电流。对温度敏感。IR越小，则二极管的单向导电性越好。 4）最高工作频率fM：二极管正常工作的上限频率。若超过此值，会因结电容的作用而影响其单向导电性。 4单相半波整流电路（5分钟） 半波整流电路：半波整流是一种利用二极管的单向导通特性来进行整流的常见电路，除去半周、剩下半周的整流方法，叫半波整流。作用是将交流电转换为直流电，也就是整流。 𝐼𝑂=𝑈𝑂𝑅𝐿=0.45𝑈2𝑅𝐿 整流二极管要求： 最大整流电流大于负载电流 最高反向工作电压大于峰值 适用范围 ： 小电流、小功率且对脉冲要求不高的场合。 （四）分组完成任务阶段（15-20分钟） 作用：突破教学难点，学生对知识从掌握到运用，突破畏难心理，培养观察力，培养学习兴趣。 教法：项目教学、启发教学 学法：模仿学习、合作学习、总结归纳 测试电源指示电路 降压变压器220V/17V、整流二极管IN4001/IN4007、红色发光二极管LED、金属膜电阻器6.2kΩ,1/4W，万能板一块 1.电路装配 2.安装工艺讲解 电阻器、整流二极管卧式安装，发光二极管立式安装，所有焊点直脚焊。 3.电路测试 用万用表交流电压50V档测量变压器副边交流输入电压，用万用表直流电压50V档测量整流输出电压，用万用表直流电压10V档测量发光二极管两端电压，填入课本表1-9 4.讨论理论值与测试值误差，根据分析结果计入课堂评价成绩。 （五）总结回顾（3分钟） 作用：突出强调重点难点，明确学习要求 二极管单向导电性、伏安特性曲线（会背会画会分析）重点 单相半波整流电路（会计算）难点 （六）作业练习（2分钟） 作用：巩固学习内容，为下次课学习铺垫，引导学生自主学习习惯。 课本P67习题1.5根据电路图，判断电路输出电压值。 课后通读课本P21-22预习下次课内容：单相桥式整流电路 教学评价 平日课堂教学评价成绩构成 （一）自主学习内容评价50% （二）项目完成内容评价50% 教学设计特色 从教学方法上采用项目化教学，帮助学习完成理论知识到实践运用的转化，有助于学生克服畏难心理，培养学习兴趣。 从评价方法上采用自主学习内容评价和项目完成内容评价方式。对较容易掌握的知识点强调自主学习，既空出课堂时间进行项目教学，又培养学生自主学习习惯。

教学流程图：