1. Вступительная часть 1-2 мин

2. Опрос 10 мин

3. Объяснение 20 мин

4. Закрепление 10 мин

5. Задание на дом 2-3 мин

II. Опрос фундаментальный: 1. Полупроводниковый диод. 2. Светодиод и фотодиод.

Задачи:

1. Найти максимальное напряжение питания схемы с полупроводниковым диодом и резистором нагрузки 100 кОм, если обратный ток 150 мкА, а допустимое обратное напряжение на диоде не должно превы­шать 100 В?

2. На рисунке 1 приведена вольтамперная характеристика полупроводникового диода.

Диод подключен последовательно с резистором сопротивлением 1 кОм к источнику тока с ЭДС 5 В, внутренним сопротив­лением которого можно пренебречь. Найти силу тока в цепи и напряжение на диоде.

3. Во сколько раз изменится мощность, выделяемая в цепи на рисунке 2, при пере­мене полярности на клеммах. Считать напряжение на клеммах постоянным, диоды идеаль­ными, сопротивление резисторов R₁ = 10 Ом, R₂ = R₃ = 5 Ом.

4. Имеется полупроводниковый диод, в котором сила прямого тока свя­зана с приложенным напряжением соотношением I = 0,01·U² (I - в ампере U - в вольтах). Этот диод последовательно с резистором сопротивлением 100 0м подключен к батарее с ЭДС 15,75 В, внутренним сопротивлением которой можно пренебречь. Найдите тепловую мощность, выделяющуюся на нелинейном элементе.

Вопросы:

1. Почему обратный ток диода зависит от температуры?

2. Почему светодиод в фонаре экономичнее лампочки накаливания?

3. Каковы основные преимущества светодиода перед лампочкой накаливания?

III. Транзистор типа р – n - р. Изобретение транзистора (1947 – 1948 годы) повлекло за собой переход человечества на новую ступень – в постиндустриальное информационное общество. Образование р - n - переходов на границе областей с разными типами проводимости.

Объяснение принципа работы транзистора на основе механической модели. Какие потенциалы по отношению к эмиттеру необходимо подать на коллектор и базу транзистора для того, чтобы в цепи эмиттер-коллектор мог существовать электрический ток?

А если на базу транзистора подать положительный по отношению к эмиттеру потенциал? Демонстрация принципа работы транзистора (схема с общим эмиттером). Вывод: Изменяя потенциал базы по отношению к эмиттеру можно управлять током в цепи эмиттер-коллектор и даже прекращать его совсем (транзистор закрыт).

Полевые транзисторы. Усилитель на транзисторе.

МОП - технология. В настоящее время изготовлен транзистор на одной молекуле бензола, прикрепленной к золотому контакту.

Изобретателя первого в мире микрочипа в эпоху транзисторов и электронных ламп (совсем недавно) со смехом выставили за порог компании IBM со словами: "Ну что мы с этим будем делать?!"

Компьютеры.

"Суперкомпьютеры сегодня имеют такое же значение для людей, делающих открытия, какое имели формулы для Ньютона".

Рон Бейли

П ЗС - матрица – светочувствительная полупроводниковая микросхема, с помощью которой световой сигнал преобразуется в электрический сигнал. Информация считывается методом зарядовой связи. Если на соседний пиксель подать +, а затем убрать его, то электроны из одной ловушки переместятся в следующую ловушку. В двумерных матрицах вся матрица сдвигается на один регистр вниз, а считывание информации производится с самого нижнего ряда. На пластинке – чипе – размером 8 х 15 мм можно разместить матрицу, состоящую из пяти миллионов пикселей. В плоских интегральных микросхемах (чипах) электроны имеют две степени свободы и обладают при комнатной температуре такой же средней кинетической энергией, какую они приобретают под действием напряжения 0,026 В. Управляющий сигнал транзистора должен быть заметно больше (порядка 0,5 – 1 В). При размерах транзистора порядка 50 нм, напряженность поля в нем достигает 2·10⁷ В/м (почти пробивное). Это ограничивает предел миниатюризации интегральных схем.

Терморезисторы (термисторы) - приборы, в которых используется зави­симость электрического сопротивления полупроводников от температуры . Обозначение на электрических схемах: Вольтамперная характеристика терморезистора: Устройство и принцип действия полупроводникового термометра (демон­страция). Применение: измерение низких и высоких температур, пере­менный резистор с подогревом, температурный компенсатор.

Фоторезистор - полупроводниковый прибор, действие которого основано, на способности полупроводников изменять свое электрическое сопротивление под действием света. Обозначение на схемах:

Фотореле (демонстрация действия простейшего реле).

Тензорезистор - прибор, в котором используется зависимость сопротивления полупроводника от механического напряжения. У полупроводниковых тензорезисторов чувствительность в 100 раз выше, чем у металлических (увеличение подвижности).

Триггер (демонстрация).

Логические схемы на полупроводниках (демонстрация).

IV. Задача:

1. К концам цепи, состоящей из последовательно включенного термистора и реостата сопротивлением 1 кОм, подано напряжение 20 В. При комнатной температуре сила тока в цепи была 5 мА. Когда термистор опустили в горячую воду, сила тока стала 10 мА. Во сколько раз изменилось сопротивление термистора?

V. § 75

1. Изготовьте и исследуйте автоколебательную систему, содержащую термистор в качестве единственного нелинейного элемента.

2. Составить обобщающую таблицу "Электрический ток в полупроводниках", используя рисунки, чертежи и текстовый материал.

3. Заполнить таблицу:

Прибор	Обозначение	Характеристики	Назначение	Применения
Термистор
Фоторезистор
Тензодатчик
Диод
Фотодиод
Светодиод
Транзистор

"Тысячи путей ведут к заблуждению, к истине - только один".

Ж.Ж. Руссо

Урок 55/37. РЕШЕНИЕ ЗАДАЧ

ЦЕЛЬ УРОКА: Закрепить знания, полученные при изучении темы "Электрический ток в различных средах".

ТИП УРОКА: решение задач.

ОБОРУДОВАНИЕ: микрокалькулятор.

ПЛАН УРОКА: