探究半導體二極管的伏安特性實驗簡案

摘要：新課程標準倡導在高中物理教學中加強對學生實驗素養(yǎng)的培養(yǎng)，注重開展探究性實驗和研究性學習，因此作為高中物理教師有義務二次開發(fā)實驗課程資源，創(chuàng)設新型探究實驗。高二階段，在完成“測定小燈泡伏安特性曲線”實驗教學后，學生已經(jīng)具備自主探究電器元件伏安特性的能力，筆者基于教學實踐，創(chuàng)設了作為課本內(nèi)容延伸的“探究半導體二極管的伏安特性”的探究實驗。

關鍵詞：二極管；伏安特性；實驗

中圖分類號：G633.7

文獻標識碼：A

文章編號：1003-6148（2013）4（S）-0026-2

1 教學目標

知識與技能 會用多用電表測定半導體二極管的正極和負極：學會自主設計電路測定非線性元件的伏安特性。會自主設計數(shù)據(jù)表格，處理數(shù)據(jù)。選取坐標，描繪I-U圖；提升學生的自主探究實驗的能力。

過程與方法 通過自主實驗，讓學生體驗科學的探究方法：能用實驗手段對已學知識進行論證：學會繪圖處理數(shù)據(jù)的基本方法。

情感態(tài)度和價值觀 培養(yǎng)學生科學、嚴謹、求實的實驗態(tài)度；提升學生的物理學習素養(yǎng)；激發(fā)學生的學習興趣；點燃學生對探索未知原理的激情。

2 教學準備

學生 了解二極管的種類，及半導體二極管的基本構造；學生已完成測量小燈泡伏安特性實驗，具備自主設計電路、完成實驗、處理數(shù)據(jù)能力；學生自主學習了多用電表的使用方法。

教師 準備實驗器材；制作多媒體PPT；設計教學、教法。

3 教學器材

多媒體，直尺，電腦；實驗用具：半導體二極管、多用電表、電壓表、電流表、滑動變阻器、電池組、開關、導線等。

4 教學流程

4.1課程引入

二極管種類繁多，如半導體二極管、穩(wěn)壓二極管、發(fā)光二極管、變?nèi)荻O管、限幅二極管燈等。由于實驗器具的限制，我們本課題的研究對象限于——半導體二極管。

半導體二極管的主要構造：PN結。

4.2明確本節(jié)課任務

課本知識：半導體二極管具有單向導通性，是非線性元件。

階段二的任務：通過實驗，測繪半導體二極管的伏安特性曲線，證明它是非線性元件且具有單向導通性。

4.3提出問題

問題一：應用你現(xiàn)有的何種測量工具，可以快速的判斷半導體二極管的正極與負極？

答案：應用多用電表。

問題二：如何設計實驗電路來測定半導體二極管的伏安特性？

4.4設計表格記錄數(shù)據(jù)

正向：

4.5開始實驗

學生分組，自主完成實驗；教師給予必要指導。

4.6實驗結束

學生自主完成數(shù)據(jù)記錄及伏安特性圖測繪：

教師請同學匯報數(shù)據(jù)，教師現(xiàn)場演示用EX-CEL電腦作I-U圖，評價學生測量結果。

4.7實驗結論

半導體二極管具有單向導通性：

根據(jù)半導體二極管的伏安特性曲線圖可判定其為非線性元件。

4.8提出問題

問題三：在測半導體二極管正向伏安特性的實驗過程中。是不是二極管兩端一有電壓就立刻有電流通過？

答案：不是，當電壓達到一定數(shù)值時，才開始有電流通過。這個電壓的數(shù)值稱為半導體二極管的開啟電壓U

4.9實驗拓展

類似于開啟電壓U，半導體二極管還有很多性能參數(shù)指標。正是由于不同的二極管有著不同的各項性能指標，使得二極管在電子電路中有著廣泛的用途。

5 作業(yè)布置

上網(wǎng)查閱資料了解二極管的基本種類及用途。

（欄目編輯 劉榮）