План-конспект урока "Электрический ток в полупроводниках"

Министерство образования Иркутской области

Государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение

Иркутской области

«Иркутский авиационный техникум»

(ГБПОУИО «ИАТ»)

Методическая разработка 

План-конспект урока

«Электрический ток в полупроводниках»

по дисциплине    ПОД.11 Физика

для студентов 1 курса специальностей:

24.02.01 Производство летательных аппаратов

15.02.08 Технология машиностроения

09.02.03 Программирование в компьютерных системах

09.02.01 Компьютерные системы и комплексы

Иркутск, 2018 г.

Рассмотрена  ЦК ОД. МЕН Протокол  № От______________ г.

Утверждаю Зам. директора по учебной работе _____________ Е.А.  Коробкова

Председатель

ЦК ОД МЕН

_________________ Г.В. Перепияко

Методист:

_________________Богачева М.А.

Разработал  преподаватель:

_________________ Бурлак Е.Е.

Методическая  разработка   урока  «Электрический ток в полупроводниках» по  дисциплине «Физика» предназначена  для  использования в учебном процессе    с применением    технологии  проблемного обучения . Подробно описана    методика проведения  урока с использованием маршрутной карты. Маршрутная  карта позволяет гибко использовать эффективные приемы и формы работы с обучающимися, организовывать самостоятельную деятельность школьников в процессе обучения, выстраивать индивидуальные образовательные траектории, осуществлять интегративный контроль результатов учебной деятельности.

Пояснительная записка

          Стремительно развивающиеся изменения в обществе и экономике требуют сегодня от человека умения быстро адаптироваться к новым условиям, находить оптимальные решения сложных вопросов, проявляя гибкость и творчество, не теряться в ситуации неопределенности, уметь решать нестандартные технически сложные задачи. Роль образовательного учреждения - подготовить выпускника, обладающего необходимым набором знаний, умений и качеств, позволяющих ему уверенно чувствовать себя в самостоятельной жизни. Технологизация общества, ускорение в сфере информатизации предъявляет к работнику  требования владеть определенными навыками и компетенциями для решения постоянно возникающих проблем. 

          Проблемное обучение - это процесс, детерминированный системой проблемных ситуаций, в основе которого лежит особый вид взаимодействия учителя и учащихся, характеризующийся систематической самостоятельной учебно-познавательной деятельностью  по усвоению новых знаний и способов действия путём  решения учебных проблем. Методическая разработка открытого урока по физике «Электрический ток в полупроводниках»,  урока открытия и первичного  закрепления новых знаний, содержит все необходимые элементы технологии проблемного обучения и соответствует требованиям ФГОС. Содержание данной разработки обусловлено задачами развития, обучения и воспитания учащихся, заданными социальными требованиями к уровню развития их личности. Основная дидактическая цель урока: создать условия для осознания блока новой учебной информации и включения субъектного опыта учащихся в процессе познания. Образовательные задачи: формирование представлений о физической картине мира; развитие познавательных интересов, интеллектуальных и творческих способностей в процессе приобретения знаний и умений по физике с использованием различных источников информации и современных информационных технологий; выработка навыков воспринимать, анализировать и предъявлять информацию в соответствии с поставленными задачами. Воспитательные задачи: Формирование ценностного отношения к изучаемым на уроках физики объектам и осваиваемым видам деятельности, использование накопленного человечеством опыта в познании мира, формирование современных представлений об окружающем мире, осуществлять физические опыты для проверки следствий физических теорий.

Основной методический прием – использование маршрутной карты.  Маршрутная карта урока представляет собой структурированный и распечатанный учителем к уроку материал, состоящий из специально подобранных заданий, которые должны наилучшим образом  обеспечить усвоение материала урока. Полностью заполненная учащимся маршрутная карта представляет собой законченный опорный конспект занятия и может быть проверена и оценена целиком  или на любом из этапов урока.

Предмет: физика

Тема: Электрический ток в полупроводниках

Тип занятия: Урок  открытия    и  первичного закрепления  новых знаний.

Форма проведения:   урок-исследование.

Формы работы: групповая,  индивидуальная, фронтальная.

Методы обучения: активные:  постановка и обсуждение  проблемных вопросов, демонстрационный и фронтальный эксперимент, анализ  процессов,  применение знаний на практике.

Основная дидактическая цель: создать условия для  осознания блока новой учебной информации  и включения субъектного опыта учащихся в процесс  познания.

Цели и задачи:

Обучающие:

 - освоение системы знаний о свойствах и применении электротехнических материалов – полупроводников;

- знакомство с электротехническими приборами – диодом, фоторезистором, терморезистором;

- дальнейшее овладение методом научного познания в процессе применения моделей электрического тока в металлах и полупроводниках.

Развивающие:

- развитие познавательных интересов, интеллектуальных и творческих способностей учащихся в процессе выполнения самостоятельных экспериментальных исследований по установлению односторонней  проводимости полупроводникового диода, при составлении описания полупроводниковых приборов.

- развитие наблюдательности и умения делать выводы на основе наблюдаемого,  развитие интереса к предмету,  навыков групповой и самостоятельной работы.  Воспитывающие:

-–  воспитание патриотизма  через знакомство с отечественными учеными, внесшими большой вклад  в изучение свойств полупроводников (А.Ф. Иоффе, Ж.И. Алферов);  

- воспитание активной жизненной позиции,   сотрудничества, повышение самооценки через  достижение положительных результатов учебной деятельности,

- побуждение к рефлексии собственной деятельности, объективной оценки своей работы.
Планируемые результаты ( в соответствии с рабочей программой):

Предметные:   владение основополагающими физическими понятиями, закономерностями, законами и теориями; уверенное пользование физической терминологией и символикой;  владение основными методами научного познания, используемыми в физике: наблюдение, описание, измерение, эксперимент; умения обрабатывать результаты измерений, обнаруживать зависимость между физическими величинами, объяснять полученные результаты и делать выводы;

сформированность умения применять полученные знания для объяснения условий протекания физических явлений в природе и для принятия практических решений в повседневной жизни; формирование коммуникативных и исследовательских умений, навыков проектирования и работы в команде.

Личностные: готовность и способность к образованию, в том числе самообразованию, на протяжении всей жизни; сознательное отношение к непрерывному образованию как условию успешной профессиональной и общественной деятельности;

 Метапредметные: умение самостоятельно определять цели деятельности и составлять планы деятельности; самостоятельно осуществлять, контролировать и корректировать деятельность; использовать все возможные ресурсы для достижения поставленных целей и реализации планов деятельности; выбирать успешные стратегии в различных ситуациях; владение навыками познавательной, учебно-исследовательской и проектной деятельности, навыками разрешения проблем; способность и готовность к самостоятельному поиску методов решения практических задач, применению различных методов познания;

готовность и способность к самостоятельной информационно-познавательной деятельности, включая умение ориентироваться в различных источниках информации, критически оценивать и интерпретировать информацию, получаемую из различных источников; владение языковыми средствами - умение ясно, логично и точно излагать свою точку зрения, использовать адекватные языковые средства;

Межпредметные связи: химия, математика, техника, история.

Вид  используемых на занятии ИКТ:  электронные образовательные ресурсы, презентация,  видеоролики.

Необходимое программное и аппаратное обеспечение: компьютер, проектор,  Power Point, видеофрагменты.

Электронные образовательные ресурсы:

Презентация «Электрический ток в полупроводниках» https://infourok.ru/prezentaciya-k-uroku-elektricheskiy-tok-v-poluprovodnikah-2670379.html

http://www.texnic.ru/konstr/raznoe/razn007.htm

 http://www.toroid.ru/gurovV.html

http://electricalschool.info/electronica/999-poluprovodnikovye-pribory.html

     http://sekret-mastera.ru/category/elektronika

Оборудование:

Индивидуальные пакеты заданий:  маршрутная карта урока с заданиями, лист самооценки,   информационный материал по теме (Приложение №1);

-Презентация «Электрический ток в полупроводниках», презентация «Исследователи полупроводников», видеофрагменты   «Школьный физический эксперимент» созданные телекомпанией СГУ ТВ (на DVD).   

Лабораторное оборудование:  источник тока (батарейка 4,5 В, апмерметр, диоды, светодиоды, реостат, провода (15 комплектов, по 1 на парту)

Цветные карандаши или фломастеры;

Этапы урока

№	Название этапа	Время, мин
1.	Мотивационно – целевой: 1.      Организационный момент. 2.      Мотивация, постановка проблемы,  целеполагание. 3.      Актуализация знаний.	15 мин.
2.	Процессуальный:          Реализация основных этапов урока: 1 этап.  Теоретический.  Изучение модели полупроводников,  составление опорного конспекта на осонве  маршрутной карты  (на протяжении урока). 2 этап.   Эмпирический.   Наблюдение  опытов на видеофрагментах  с последующими самостоятельными выводами учащихся. 3 этап. Экспериментальный.  Фронтальный эксперимент, исследование свойств полупроводниковых приборов (диода, светодиода). 4 этап.  Эвристический. Применение полупроводников. Устройство полупроводниковых приборов (термистора, фоторезистора, светодиода, фотореле)  (видеоролики, сообщения учащихся) 5 этап. Историко-познавательный. Сообщение об истории  изучения полупроводников, ученых –исследователях. 6 этап.  Творческий.  Проектирование  применения полупроводниковых приборов. 7 этап. Завершение опорного конспекта на основе маршрутной карты, анализ полученной информации, представление результатов	10  мин. 5 мин 10 мин 10 мин. 5 мин 10 мин 10 мин
3.	Рефлексивно-оценочный:    -  самооценка собственных действий и достижений. -  взаимооценка опорных конспектов,  оценки за урок.	10 мин.
4.	Заключение.   Подведение   итогов.  Домашнее задание с комментариями к выполнению.	5   мин.
Итого:		90 мин.

Ход урока:

«Цель обучения-научиться обходиться без учителя»

Э. Грин

 Ход урока:

1.     Мотивационно- целевой этап

1)    Организационный момент.

Приветствие, положительный настрой, организация рабочего пространства.

2)    Мотивация, постановка проблемы,  целеполагание.

Вопросы учащимся	Предполагаемые ответы учащихся
Какой раздел физики мы с вами изучаем?	Электрический ток и его законы. Электрический ток в разных средах.
Ток в каких средах мы уже изучили?	Ток в металлах,  вакууме, газах, растворах электролитов.
На какие виды делятся все вещества по электропроводности?	Проводники, диэлектрики и полупроводники.
Каковы условия протекания тока в полупроводниках?	??? мы пока не знаем. (Формулируют проблему)
Какую цель вы поставите перед собой на сегодняшнем уроке?	Формулируют цель и записывают в маршрутную карту: Изучить  электрические свойства и условия электрической проводимости полупроводников, выяснить способы их применения.
Какими методами можно воспользоваться  для этого?	Создать модель среды  (полупроводника), и рассмотреть процессы применительно к этой модели.

3)    Актуализация знаний.

Вопросы учащимся	Предполагаемые ответы учащихся
Какие вещества называются проводниками?	Вещества, в которых много свободных зарядов,  хорошо проводящие электрический ток..
Почему металлы способны проводить электрические заряды?	В металлах много свободных электронов, которые перемещаются между ионами кристаллической решетки.
Что происходит со свободными электронами в металлах под действием электрического поля?	Движение электронов по действием поля приобретает упорядоченный характер. Такое движение называется электрическим током.
Каковы особенности строения диэлектриков?	В отличие от металлов, атомы диэлектриков прочно удерживают электроны, в результате свободных электронов почти нет.
Что необходимо выяснить?	Как в полупроводниках образуются свободные электроны.

Сегодня на уроке мы познакомимся с электрическими свойствами полупроводников и их практическим применением, изучим действие некоторых полупроводниковых приборов, выслушаем сообщения об истории их открытия.

2.     Процессуальный этап.

Реализация основных этапов урока:

1) Теоретический этап

Изучение модели  полупроводников:

Презентация, объяснение материала,   заполнение маршрутной карты  каждым студентом, выполнение заданий по первичному закреплению материала.

•        Строение  полупроводников

 Давайте посмотрим на периодическую систему элементов Д.И. Менделеева, на ее центральную часть: германий,  кремний, селен, мышьяк, теллур, бор, фосфор и ряд других элементов. Изучение электропроводимости этих веществ привело к открытию у них интересных и важных свойств, благодаря которым их стали использовать во многих электронных устройствах. Эти вещества назвали полупроводниками. Они составляют 2/3 всех веществ в природе.

  Смотрим презентацию, заполняем маршрутную карту  урока, по ходу дела выполняем задания.

Задание: Полупроводники- дать определение,  привести примеры.

•        Собственная   проводимость  полупроводников

Рассматриваем модель полупроводника на примере  кремния.

В: Что такое ковалентная связь?

О: Ковалентная связь (от лат. co — «совместно» и vales — «имеющий силу») — химическая связь, образованная  обобществлением  пары валентных электронов.  Эта связь очень прочная.

В: Что нужно, чтобы разорвать эту связь?

О: Сообщить электрону дополнительную энергию, чтобы он мог оторваться  от своего атома.

В: Какими способами можно это сделать?

О: Например, нагреть полупроводник .

Рассматриваем образование свободных электронов и дырок.

В: Каково соотношение электронов и дырок?

О: Их образуется равное количество.

В. Как ведут себя электроны и дырки в отсутствие поля?

О: Движутся беспорядочно  (совершают тепловое движение)

В: Что произойдет, если создать поле?

О: Электроны будут дрейфовать к + , а дырки  к -. То есть возникнет электронный  и дырочный ток.

Задание:

1)    изобразить на схеме  ковалентные связи 4хвалентного кремния  в отсутствие  внешнего воздействия

2)    изобразить на схеме ковалентные связи 4х валентного кремния  после нагревания,  образовавшиеся электроны и дырки, в  отсутствие  внешнего  поля.

3)    изобразить на схеме ковалентные связи 4х валентного кремния, направление  движения  электронов  и дырок во   внешнем электрическом  поле.

Пример выполнения задания:

Рисунок 1

Рисунок 2

Рисунок 3

        •   Зависимость сопротивления полупроводников от температуры, сравнение с проводниками.

В: Как зависит сопротивление металлов от температуры?

О: С ростом температуры сопротивление металлов увеличивается.

В: Как   будет изменяться сопротивление полупроводника с ростом температуры?

О: Оно будет уменьшаться., т.к. число носителей заряда будет увеличиваться.

Задание :

Постройте графики  зависимости R(T)  и полупроводников. Сравните их.

 (Рисунок 4)

При нагревании от 300 до 700 К число свободных носителей заряда увеличивается от 10¹⁷ до 10²⁴ м-3. Это приводит к уменьшению сопротивления. Мы рассмотрели механизм собственной проводимости. Собственная проводимость полупроводников обычно невелика, т.к. мало число свободных электронов. Например, при комнатной температуре Ne = 3∙ 10¹³ см^-3 , а Na = 10²³ см^-3, т.е. число свободных электронов составляет примерно одну десятимиллиардную часть от общего числа атомов.

Проводимость полупроводников чрезвычайно зависит от примесей. Изменяя концентрацию примеси, можно значительно менять число носителей заряда того или иного знака. Благодаря этому можно создавать полупроводники различной проводимости: p - типа, n - типа.

     •   Примесная проводимость полупроводников

Примесь
Донорная	Акцепторная
Si (IV)+ As (V)= Полупроводник  n-типа (от англ. negative — отрицательный) Электронная проводимость Основные носители- электроны, неосновные-дырки.	Si (IV)+ In (III)= Полупроводник p-типа (от англ. positive — положительный) Дырочная проводимость. Основные носители - дырки, неосновные-электроны.
Рисунок 5	Рисунок 6

   Задача:

Для получения примесной проводимости нужного типа в полупроводниковой технике часто применяют фосфор(III), галлий(III), мышьяк (V), индий (III), сурьму(V). Какой из этих элементов можно ввести в качестве примеси в германий, чтобы получить:

1.      электронную проводимость?

2.      дырочную проводимость?

   •     Контакт полупроводников p и n – типов. Вольт-амперная характеристика полупроводникового диода при контакте.

1. Образуется контактное электрическое поле, в результате диффузии электронов в полупроводник р-типа, а дырок полупроводник n-типа. Создаётся запирающий слой для основных носителей заряда.	Рисунок 7
2. Односторонняя проводимость p – n – перехода. При таком включении (рис. 8) p-n-перехода внешнее электрическое поле напряженностью Е ослабляет Ек, при этом обогащает пограничный слой основными носителями и обеспечивает ток значительной силы, называемый прямым и обусловленный движением основных носителей заряда.	Рисунок 8
При обратном включении Е усиливает Ек , пограничный слой обедняется основными носителями заряда. Течёт очень малый ток, обусловленный движением неосновных носителей заряда (которых очень мало) через p-n-переход.	Рисунок 9
3. Снятие вольт-амперной характеристики (ВАХ) p-n-перехода. Схема электрической цепи для снятия ВАХ на рис. 10, график ВАХ на рис. 11.   Рисунок 10	Применяется полупроводниковый диод  для выпрямления переменного тока.        Однополупериодное выпрямление Рисунок 11

2) Эмпирический  этап.

Просмотр видеороликов:

1)    Односторонняя проводимость диода

2)    Действие терморезистора

3)    Действие фоторезитора

3) Экспериментальный этап.

Опыт1: Наблюдение одосторонней проводимости диода 1.      Собрать цепь по схеме 2.      Записать наблюдение 3.      Поменять полярность диода 4.      Есть ли ток? Горит ли лампа? 5.      Сделать вывод		Схема 1. Соблюдайте полярность! Приборы: 1.Источник тока 2.Реостат 3. Диод 5.Амперметр		Прямое включение: Ток есть, лампочка светится. Обратное включение Тока нет, лампочка не горит.: Вывод: Полупроводниковый диод обладает односторонней проводимостью.
Опыт 2:  Снятие вольт-амперной характеристики диода по видеофрагменту эксперимента:
Приборы: 1.Источник тока 2.Реостат 3. Диод 4.Вольтметр 5.Миллиамперметр		Таблица измерений: U ,В 0,15 0,3 0,45 0,6 0,75 0,9 1,05 I,мА 0 0 2 8 16 32 45  Вывод:
Опыт 3. Изучение работы светодиода
	Приборы: 1.Источник тока 2.Реостат 3. Светодиоды  зеленый и красный 4.Амперметр		1.Собрать цепь по схеме 1. 2. Регулируя ток реостатом наблюдать свечение диода. 3. Поменять полярность диода. Что наблюдаете? Запишите свои наблюдения.Как зависит светимость от тока через светодиод?
	1.      Собрать цепь по схеме 2. 2.      Регулируя ток реостатом наблюдать свечение диодов. 3.   Поменять полярность одного из диодов. Что наблюдаете? 4.   Запишите свои наблюдения.  Сделайте вывод.

4) Эвристический этап.

  Применение полупроводников. Устройство полупроводниковых приборов (термистора, фоторезистора, светодиода, фотореле)  ( работа с информационными ресурсами,  заполнение таблицы, обсуждение)

Полупроводниковые приборы
Название прибора	Полупроводни ковый  диод		Терморезистор			Фоторезистор	Светодиод
Условное обозначение
Принцип действия	односторонняя проводимость		Зависимость сопротивления от  температуры R↓ при ↑ температуры			Зависимость сопротивления от  освещения R↓ при ↑ освещения	Односторонняя проводимость, излучение света
Применение	Выпрямители переменного тока		Микроэлектроника Пожарные датчики Контроль температур			Системы охраны Солнечные батареи Датчики движения	Световая реклама Дизайн помещений Освещение в автомобилях Дорожные знаки и светофоры и др.
Задание: по такому же принципу  рассмотрите  работу фотодиода, фотореле  и стабилитрона (добавьте в таблицу)!
Фотодиод-под действием света увеличивается проводимость (или возникает ЭДС- в фотоэлементе)		Стабилитрон-полупроводниковый диод, работающий при обратном смещении в режиме пробоя.			Фотореле- управляющим элементом является фотодиод или фоторезистор, а управляемая цепь содержит необходимые приборы и устройства
8.Транзистор-  (англ. transistor:от transfer-передача и resistor-сопротивление.), полупроводнико́вый трио́д прибор из полупроводникового материала, обычно с тремя выводами, способный от небольшого входного сигнала управлять значительным током в выходной цепи, что позволяет его использовать для усиления, генерирования, коммутации и преобразования электрических сигналов. В настоящее время транзистор является основой схемотехники подавляющего большинства электронных устройств и интегральных микросхем. В транзисторе 2 p-n перехода между эмиттером и базой, и между базой и коллектором. Различают 2 типа транзисторов:
Биполярные -управление током коллектора осуществляется путем изменения управляющего тока базы.				Полевые –управление током осуществляют изменяя  приложенное между затвором и истоком напряжение.
Применение -усилители, их каскады, модуляторы, детекторы, логические инверторы и микросхемы на транзисторной логике.				в цифровых микросхемах, радиоустройствах, микроэлектронике и тд.

5) Историко-познавательный этап.

Сообщение (презентация) об истории изучения полупроводников (заранее готовят учащиеся).

6)Творческий этап (может быть внесен в домашнее задание, если время на уроке не позволяет его выполнить).

Предложите свои варианты использования  полупроводниковых приборов-

нарисуйте схемы  или модели применения полупроводников в технике и быту.

 7) Завершающий  этап .

Завершение опорного конспекта, анализ полученной информации, представление результатов.

5.  Рефлексивно-оценочный:  

-  самооценка собственных действий и достижений (см. Приложение №2 «Лист самооценки  студента»), оценка урока:

Рефлексия: оцените урок по степени полезности и новизны:   красный  J)  синий L(
На этом уроке я открыл для себя.. …	Интересным на уроке было….	Затруднения вызваны….

-  взаимооценка опорных конспектов,  выставление оценки за урок. 

6.  Задание на дом

1) Найти и изучить информацию о работе  транзистора по плану: классификация транзисторов, схемы включения транзисторов,   ВАХ биполярных транзисторов,  применение транзисторов. Составить опорный конспект (таблицу).

2) Предложите  свои примеры использования полупроводниковых приборов. Изобразите схемы на обороте маршрутной карты.

    Варианты по желанию для п.2):

 а) приведите примеры использования полупроводникоых приборов в в технике, производстве, в быту,

  б)составьте кроссворд по материалу урока.

Список используемой литературы:

1. Формирование универсальных учебных действий в основной школе: от действия – к мысли. Система заданий /Под ред. А.Г. Асмолова. М.: Просвещение, 2011. Серия «Работаем по новым стандартам».

2. Асмолов А. Г. Системно-деятельностный подход в разработке стандартов нового поколения/ Педагогика М.: 2009 - №4. – С 18-22.

3. Строкова Т.А. Компетентностный подход и проблемы его реализации. – М.: Школьные технологии, 2009. - № 6. – С 9-16.

4. Лебедев О.Е. Определение целей урока с позиции компетентностного подхода. – М.: Школьные технологии, 2011. - № 6. – С10-17.

5. Осмоловская И.И. Изменение процесса обучения: от общества индустриального – к информационному. – М.: Народное образование, 2009. - № 7.

6. Логинова О.Б.: /Планируемые результаты среднего общего образования //Методическое пособие – М.: Просвещение, 2010.

7. Дмитриева В.Ф. Физика для профессий и специальностей технического профиля. 6-е изд., стер. - М.: 2013 — 448 с.

8. Питер Ю.П., Основы физики полупроводников -М.:Физматлит 2003- 375 с.

9. М.Н. Скаткин : /Совершенствование процесса обучения//Методическое пособие – М.: 1971.

Список электронных ресурсов:

1.                 Федеральный государственный образовательный стандарт [Электронный ресурс]: официальный сайт/URL:    http://standart.edu.ru/catalog.aspx?CatalogId=2661

2.      Школьный гид [Электронный ресурс]: официальный сайт/URL: http://www.schoolguide.ru/index.php/progs/school-russia.html

3.      Uroki.net [Электронный ресурс]: официальный сайт/URL: http://www.uroki.net/docpage/doc2.htm.

4.      Издательство Просвещение [Электронный ресурс]: официальный сайт/URL: http://www.prosv.ru/umk/perspektiva/info.aspx?ob_no=20077.

5.   Physics.ru [Электронный ресурс]:  1.13. Электрический ток в полупроводниках  https://physics.ru/courses/op25part2/content/chapter1/section/paragraph13/theory.html

6. Полупроводниковые диоды: виды и характеристики [Электронный ресурс]:  https://www.asutpp.ru/osnovy-elektrotexniki/poluprovodnikovyj-diod.html

7. К.В. Шалимова  «Физика полупроводников» [Текст]: 4-е изд, стер. – СПб: 2010, Лань 2003 http://elibrary.sgu.ru/uch_lit/565.pdf

8. Презентация «Электрический ток в полупроводниках»

https://infourok.ru/prezentaciya-k-uroku-elektricheskiy-tok-v-poluprovodnikah-2670379.html

http://www.texnic.ru/konstr/raznoe/razn007.htm

http://www.toroid.ru/gurovV.html

http://electricalschool.info/electronica/999-poluprovodnikovye-pribory.html

Приложение№1

Маршрутная карта урока (получает каждый студент)

Электрический ток в полупроводниках     Дата :                  Группа:

Цель :

Классификация веществ по электропроводности (впишите определения)

Проводники

Полупроводники

Диэлектрики

Приведите  примеры каждого вида веществ :

Собственная проводимость  полупроводников (на примере кремния):

Изобразите парноэлектронные ковалентные связи атомов кремния в обычном состоянии

Изобразите парноэлектронные  связи атомов кремния  при увеличении температуры, свободные  электроны и дырки

Изобразите линии нпряженности  электрического поля.  Укажите направление движения электронов и дырок .

Что называется электронной проводимостью? Дырочной проводимостью?  Каким соотношением электронов и дырок характеризуется собственная проводимость?

Почему собственная проводимость полупроводников не имеет практического применения?

Зависимость сопротивления полупроводников от температуры. Постройте график зависимости R(t) для  проводника и полупроводника.  Объясните различие графиков.

Примесная проводимость полупроводников

Донорная примесь: Si (IV)+ As (V)= Полупроводник  n-типа (от англ. negative — отрицательный)……………………. проводимость Основные носители-……………….., Изобразите кремний с донорной примесью

Акцепторная примесь: Si (IV)+ In (III)= Полупроводник p-типа (от англ. positive — положительный) …………………проводимость. Основные носители -………………., Изобразите кремний с акцепторной примесью

P-n переход  и его свойства

Р-n-переход  или электронно-дырочный переход — область соприкосновения двух полупроводников с разными типами проводимости — дырочной и электронной. При этом электроны из п/п n-типа переходят в п/п p-типа и рекомбинируют с дырками. Небольшая область с каждой стороны линии соприкосновения этих полупроводников  почти лишена электронов и дырок  (обедненная область, потенциальный  барьер)

Прямое включение   (изобразить)

Обратное включение   (изобразить)

Вольт-амперная характеристика p-n перехода

Постройте ВАХ p-n перехода. Сформулируйте основное свойство p-n перехода: Почему обратный ток  исчезающе мал?

Полупроводниковый диод

Опыт1: Наблюдение одосторонней проводимости диода ·         Собрать цепь по схеме ·         Записать наблюдение ·         Поменять полярность диода ·         Есть ли ток? Горит ли лампа? ·         Сделать вывод

Схема 1. Соблюдайте полярность!

Прямое включение: Обратное включение: Вывод:

Опыт 2:  Снятие вольт-амперной характеристики диода

Приборы: 1.Источник тока 2.Реостат 3. Диод 4.Вольтметр 5.Миллиамперметр

Таблица измерений: U ,В I,мА  Вывод:

Опыт 3. Изучение работы светодиода

Приборы: 1.Источник тока 2.Реостат 3. Светодиоды  зеленый и красный 4.Амперметр

1.Собрать цепь по схеме 1. 2. Регулируя ток реостатом наблюдать свечение диода. 3. Поменять полярность диода. Что наблюдаете? Запишите свои наблюдения.Как зависит светимость от тока через светодиод?

3.       Собрать цепь по схеме 2. 4.       Регулируя ток реостатом наблюдать свечение диодов. 3.   Поменять полярность одного из диодов. Что наблюдаете? 4.   Запишите свои наблюдения.  Сделайте вывод.

Задачи: 1.       Для получения примесной проводимости нужного типа в полупроводниковой технике часто применяют фосфор, галлий, мышьяк, индий, сурьму. Какой из этих элементов можно ввести в качестве примеси в германий, чтобы получить: электронную проводимость?    дырочную проводимость? 1)        Ge (    )+ …….     Полупроводник ….    типа.   Проводимость…………...........     2)     Ge (    )+…….   Полупроводник ……. типа.    Проводимость………………..

2. К какому типу относится полупроводник, если соотношение между электронным и дырочным током имеет вид: 1) Iэ< Iд   -……………….           2) Iэ> Iд      -………………………….        3) Iэ= Iд    -………………..

Полупроводниковые приборы (заполняют по ходу урока)

Название прибора

Полупроводни ковый  диод

Терморезистор

Фоторезистор

Светодиод

Условное обозначение

Принцип действия

Применение

Задание: по такому же принципу  рассмотрите  работу фотодиода, фотореле  и стабилитрона (добавьте в таблицу)!

Фотодиод-

Стабилитрон-

Фотореле- управляющим элеме

8.Транзистор-  (англ. transistor:от transfer-передача и resistor-сопротивление.), полупроводнико́вый трио́д прибор из полупроводникового материала, обычно с тремя выводами, способный от небольшого входного сигнала управлять значительным током в выходной цепи, что позволяет его использовать для усиления, генерирования, коммутации и преобразования электрических сигналов. В настоящее время транзистор является основой схемотехники подавляющего большинства электронных устройств и интегральных микросхем. В транзисторе 2 p-n перехода между эмиттером и базой, и между базой и коллектором. Различают 2 типа транзисторов:

Биполярные -управление током коллектора осуществляется путем изменения управляющего тока базы.

Полевые –управление током осуществляют изменяя  приложенное между затвором и истоком напряжение.

Применение -усилители, их каскады, модуляторы, детекторы, логические инверторы и микросхемы на транзисторной логике.

в цифровых микросхемах, радиоустройствах, микроэлектронике и тд.

Задание на дом:   Найти и изучить информацию о работе  транзистора по плану: классификация транзисторов, схемы включения транзисторов,   ВАХ биполярных транзисторов,  применение транзисторов. Составить опорный конспект (таблицу).

Предложите  свои примеры использования полупроводниковых приборов. Изобразите схемы на обороте листа.    Варианты- а)приведите примеры использования полупроводников в технике, производстве, в быту,  б)составьте кроссворд по материалу урока.

Рефлексия: 1) Заполните лист самооценки 2)      оцените урок по степени полезности и новизны:   красный  J)  синий L(

На этом уроке я открыл для себя.. …

Интересным на уроке было….

Затруднения вызваны….

Приложение 2.

Лист самооценки студента

Лист самооценки студента
Ф.И.О
Вид оценки (диапазон баллов)	Пояснения к выставлению баллов	Итог
Оценка за  прохождение всего маршрута (заполнен весь маршрутный лист)   (0-5 баллов)	Все задания выполнены, маршрутный  лист не содержит пробелов и ошибок
Оценка за участие во фронтальном опросе ( 0 – 2б.)	Один правильный ответ – 1 балл, 2 ответа и более - 2 балла.
Оценка за выступление  с сообщением  (2 б.)	Одно выступление или решение задачи у доски – 2 балла.
Оценка за  творческое задание (3  б).	Оценка за  оригинальность и новизну 2+1 балл
Суммируйте все ваши баллы
Максимально возможное количество баллов		12
Если ВЫ набрали (10-12) баллов, поставьте оценку		5
Если ВЫ набрали (8-9) баллов, поставьте оценку		4
Если ВЫ набрали (5-7) баллов, поставьте оценку		3
Если ВЫ набрали (0-4) баллов, поставьте оценку		2
Ваша оценка

Краткое описание документа:

Методическая разработка урока «Электрический ток в полупроводниках» по дисциплине «Физика» предназначена для использования в учебном процессе с применением технологии проблемного обучения . Подробно описана методика проведения урока с использованием маршрутной карты. Маршрутная карта позволяет гибко использовать эффективные приемы и формы работы с обучающимися, организовывать самостоятельную деятельность школьников в процессе обучения, выстраивать индивидуальные образовательные траектории, осуществлять интегративный контроль результатов учебной деятельности.