Методическая разработка урока по дисциплине «электротехника и электроника»

План занятия

по дисциплине «Электротехника и электроника»

1.Тема программы: Физические основы электроники. Электронные приборы

2.Тема занятия:Фото- и оптоэлектроника

3. Планируемые результаты:

- знаний –основ физических процессов в полупроводниках; свойств полупроводников;классификации электронных приборов, их устройства и области применения;

- умений – подбирать устройства электронной техники, электрические приборы и оборудование с определенными параметрами и характеристиками;

- сформированности компетенций:

ОК3 - Принимать решения в стандартных и нестандартных ситуациях и нести за них ответственность;

ОК4 - Осуществлять поиск и использование информации, необходимой для эффективного выполнения профессиональных задач, профессионального и личностного развития;

ОК6 - Работать в коллективе и команде, эффективно общаться с коллегами, руководством, потребителями;

ОК7 - Брать на себя ответственность за работу членов команды (подчиненных), результат выполнения заданий.

4. Оснащение занятия:

4.1. Славинский А.К., Туревский И.С. Электротехника с основами электроники [Текст]: учебное пособие. – М.: ИД «ФОРУМ»: ИНФРА-М, 2012. – 448 с.: ил. – (Профессиональное образование).

4.2. Березкина Т.Ф. и др. Задачник по общей электротехнике с основами электроники [Текст]: Учеб. Пособие для студ. неэлектротехн. спец. средних спец. учеб. заведений / Т.Ф. Березкина, Н.Г. Гусев, В.В. Масленников. – 3-е изд., стер. - М.: Высшая школа, 2002. -380 с.: ил.

5.Используемые приемы, методы и элементы педагогических технологий: групповая деятельность.

Ход урока

1. Организационный момент (проверка готовности аудитории и группы к занятию, приветствие, отметка отсутствующих, сообщение темы и образовательной цели).

2. Повторение пройденного материала

   1. Фронтальный опрос:

• Дайте определение электрического (p-n) перехода.

• Какими свойствами обладает p-n переход?

• Поясните понятие «собственная проводимость» полупроводника.

• Поясните понятие «примесная проводимость» полупроводника.

• Что такое легирование полупроводника?

• Какие два типа примесей используется для легирования?

• Что означает «напряжение пробоя»?

• Какие виды пробоя Вы знаете?

• Дайте понятие диода.

• Как стабилитрон подключается в цепь?

• Какое устройство называется транзистором?

• Какое устройство называется тиристором?

1. Работа у доски:

• Составьте классификацию полупроводниковых диодов и поясните ее.

• Начертите характеристики полупроводниковых диодов.

• Составьте классификацию полупроводниковых транзисторов и поясните ее.

• Начертите характеристики полупроводниковых транзисторов.

• Составьте классификацию полупроводниковых тиристоров и поясните ее.

• Начертите характеристики полупроводниковых тиристоров.

1. Работа с карточками:

Карточка 1

1. Продолжите фразу:

Носителями электрического заряда в полупроводниках являются__________________________.

1. Опишите структуру симистора.

Карточка 2

1. Поясните способ получения полупроводника с дырочной проводимостью.

2. Опишите структуру стабилитрона.

Карточка 3

1. Поясните способ получения полупроводника с электронной проводимостью.

2. Опишите структуру биполярного транзистора.

Карточка 4

1. Перечислите методы изготовления электрического (p-n) перехода.

2. Опишите структуру выпрямительного диода.

Карточка 5

1. Как называют внешние электроды полевого транзистора?

2. Опишите структуру варикапа.

Карточка 6

1. Как называют внешние электроды полупроводникового диода?

2. Опишите структуру полевого транзистора.

Карточка 7

1. Как называют внешние электроды биполярного транзистора?

2. Опишите структуру тиристора.

1. Тестирование студентов:

ТЕСТ

1. Движением каких носителей заряда обусловлено протекание электрического тока в биполярном транзисторе?

А) движением электронов,

Б) движением электронов и дырок,

В) движением дырок,

Г) движением носителей заряда одного знака.

1. В каком направлении включается эмиттерный и коллекторный р-п переходы?

А) это зависит от типа транзистора (п-р-п или р-п-р),

Б) эмиттерный – в прямом, коллекторный – в обратном,

В) оба – в прямом направлении,

Г) эмиттерный – в обратном, коллекторный – в прямом.

1. Какие конструктивные особенности принципиально отличают базу от эмиттера и коллектора?

А) толщина,

Б) тип примеси,

В) концентрация примеси,

Г) все указанное выше.

1. Как изменится ток базы (см. рис.) с увеличением концентрации легирующей примеси в ней?

А) не изменится,

Б) увеличится,

В) уменьшится.

1. Как изменится коэффициент усиления по току: 1) с увеличением толщины базы, 2) с увеличением концентрации примеси в базе?

А) 1) и 2) не изменится,

Б) 1) увеличится, 2) уменьшится,

В) 1) уменьшится, 2) увеличится,

Г) 1) и 2) уменьшится.

1. Что произойдет, если в транзисторе р-п-р типа (см. рис. вопроса 4) сменить полярность напряжения?

А) транзистор выйдет из строя,

Б) транзистор будет работать в прежнем режиме,

В) уменьшится коэффициент усиления.

1. Указать полярность напряжения: 1) на эмиттере транзистора р-п-р типа, 2) на коллекторе транзистора п-р-п типа:

А) 1) и 2) плюс,

Б) 1) и 2) минус,

В) 1) минус, 2) плюс

Г) 1) плюс, 2) минус.

1. Транзистор включен по схеме с общей базой (ОБ) (см. рис.). Может ли превышать единицу: 1) коэффициент усиления по току, 2) коэффициент усиления по напряжению?

А) 1) и 2) могут,

Б) 1) и 2) не могут,

В) 1) может, 2) не может,

Г) 1) не может, 2) может.

1. При включении транзистора по схеме с общей базой (ОБ) коэффициент усиления по току равен 0,95. Чему равен коэффициент усиления по току этого транзистора при включении его по схеме с общим эмиттером (ОЭ)?

А) 0,95,

Б) 0,05,

В) 19,

Г) 20.

1. Транзистор, рассмотренный в предыдущем вопросе, включен по схеме с общим коллектором (ОК). Чему равен коэффициент усиления по току?

А) 0,95,

Б) 1,

В) 19,

Г) 20.

1. При какой схеме включения транзистора коэффициент усиления по мощности меньше или равен единице?

А) с общей базой,

Б) с общим эмиттером,

В) с общим коллектором,

Г) во всех случаях он больше единицы.

1. Какая схема включения транзистора эквивалентна схеме эмиттерного (катодного) повторителя?

А) с общей базой,

Б) с общим эмиттером,

В) с общим коллектором.

1. Движением каких носителей заряда обусловлено протекание электрического тока в полевом транзисторе?

А) движением электронов,

Б) движением электронов и дырок,

В) движением дырок,

Г) движением носителей заряда одного знака.

1. Управление током канала полевого транзистора осуществляется:

А) электрическим полем,

Б) изменением нагрузки на выходе.

1. У какого транзистора входное сопротивление максимально?

А) у биполярного транзистора,

Б) у полевого с затвором в виде р-п перехода,

В) у МДП-транзистора.

1. В каком направлении включены р-п переходы на рисунке?

А) в прямом,

Б) в обратном.

1. Как изменится ток стока при увеличении напряжения на затворе (см. рисунок 16 вопроса)?

А) не меняется,

Б) увеличивается,

В) уменьшается.

1. Каким способом нельзя перевести тиристор из открытого состояния в закрытое?

А) уменьшением до нуля напряжения на основных электродах,

Б) изменением полярности напряжения на основных электродах,

В) изменением полярности напряжения на управляющем электроде.

1. Сколько р-п переходов имеет симметричный тиристор?

А) 3,

Б) 4,

В) 5.

1. Чем определяется угол наклона участка 4 ВАХ динистора (см. рисунок)?

А) напряжением на основных электродах,

Б) напряжением на управляющих электродах,

В) сопротивлением нагрузки, включенном последовательно с тиристором.

1. Какой буквой в маркировке обозначают управляемый тиристор?

А) Т,

Б) У,

В) П.

1. Из какого материала изготавливается база транзистора, марка которого начинается с цифры 2?

А) из кремния,

Б) из германия.

1. В каких схемах не целесообразно использовать транзисторы?

А) в схемах генерации высокочастотных колебаний,

Б) в схемах выпрямления переменного тока,

В) в схемах усиления сигналов по мощности.

1. Какие приборы целесообразно применять для преобразования параметров тока в системах энергоснабжения?

А) биполярные транзисторы,

Б) тиристоры,

В) полевые транзисторы.

1. В каких областях техники находят применение транзисторы и тиристоры?

А) в технике связи,

Б) в вычислительной технике,

В) в автоматике,

Г) во всех перечисленных сферах.

1. Мотивация: полученные знания и умения необходимы при выполнении лабораторных работ и решении задач по теме «Физические основы электроники. Электронные приборы», при изучении дисциплин «Автоматика» и «Автоматизация производственных процессов», при подготовке к экзамену.

1. Актуализация опорных знаний:проводимость проводников, диэлектриков и полупроводников (Физика), строение проводников, полупроводников, диэлектриков, валентность, обозначение химических элементов (Химия), электрические и магнитные свойства материалов, легирование, примеси (Материаловедение).

1. План изложения нового материала (с включением элементов самостоятельной работы студентов)

   1. Фотоэлектронные приборы: понятие, классификация.

   2. Фотоэлементы: внутренний и внешний фотоэффекты, люминесценция, фоторезистор, фотодиод, фототранзистор, условно-графические и структурные обозначения, световые и вольтамперные характеристики, схемы включения.

   3. Светоизлучающий полупроводниковый диод: условно-графические и структурные обозначения,основные характеристики, устройство, область применения.

   4. Оптоэлектроника: фотоника, радиооптика, оптроника.

   5. Оптроны: резисторный, диодный, транзисторный, условно-графические и структурные обозначения, назначение, сравнительная характеристика.

   6. Выполнение практического задания:

По ВАХ (I_Ф=f(U) при Ф=const) фотоэлементов СЦВ-3 и ЦГ-1

1. построить световые характеристики I=f(Ф) при напряжении питания U=180B;

2. определить удельную и интегральную чувствительность фотоэлементов

3. построить графики зависимости чувствительности фотоэлементов от светового потока

К_УД= f(Ф) и К_Ф=f(Ф);

1. Решить задачи:

• Удельная чувствительность фоторезистора К_УД=300 мкА/В*лм при напряжении U=15B. Определить его интегральную чувствительность.

• Определить фототок диода, если на него падает световой поток Ф=0,02 лм, а интегральная чувствительность К_Ф=15000 мкА/лм.

1. Закрепление полученных знаний (не менее 15минут):

   1. Какая эмиссия лежит в основе фотоэлектронных приборов?

   2. Как называются приборы, принцип действия которых основан на явлении электролюминесценции?

   3. Дайте классификацию оптоэлектронных приборов.

1. Подведение итогов. Рефлексия.

   1. Фотоэлементы.

   2. Светодиоды.

   3. Оптоэлектронные пары.

1. Домашнее задание:

   1. Решить задачи:

• Березкина Т.Ф. и др. Задачник по общей электротехнике с основами электроники [Текст]: Учеб. Пособие для студ. неэлектротехн. спец. средних спец. учеб. заведений / Т.Ф. Березкина, Н.Г. Гусев, В.В. Масленников. – 3-е изд., стер. - М.: Высшая школа, 2002. -380 с.: ил. (№ 16.1 - 16.3, стр.321 - 322).

Подпись преподавателя Гараева Т.Е.