Imię i nazwisko autora:

Jarosław Krakowski

Przedmiot:

Fizyka

Temat zajęć:

Budowa wewnętrzna półprzewodników

Grupa docelowa:

III etap edukacyjny, liceum, technikum, zakres podstawowy i rozszerzony

Podstawa programowa:

Cele kształcenia – wymagania ogólne

II. Rozwiązywanie problemów z wykorzystaniem praw i zależności fizycznych.

Zakres podstawowy

Treści nauczania – wymagania szczegółowe

I. Wymagania przekrojowe. Uczeń:

15) wyodrębnia zjawisko z kontekstu, nazywa je oraz wskazuje czynniki istotne i nieistotne dla jego przebiegu;

VII. Prąd elektryczny. Uczeń:

2) rozróżnia metale i półprzewodniki: omawia zależność oporu od temperatury dla metali i półprzewodników.

Zakres rozszerzony

Treści nauczania – wymagania szczegółowe

I. Wymagania przekrojowe. Uczeń:

19) wyodrębnia zjawisko z kontekstu, nazywa je oraz wskazuje czynniki istotne i nieistotne dla jego przebiegu;

VIII. Prąd elektryczny . Uczeń:

1) opisuje przewodnictwo w metalach, elektrolitach i gazach; wyjaśnia proces jonizacji w gazach, wskazuje rolę promieniowania, wysokiej temperatury i dużego natężenia pola elektrycznego.

Kształtowane kompetencje kluczowe:

Zalecenie Parlamentu Europejskiego i Rady UE z 2018 r.:

• kompetencje w zakresie rozumienia i tworzenia informacji,

• kompetencje matematyczne oraz kompetencje w zakresie nauk przyrodniczych, technologii i inżynierii,

• kompetencje cyfrowe,

• kompetencje osobiste, społeczne i w zakresie umiejętności uczenia się.

Cele operacyjne:

Uczeń:

1. tłumaczy model budowy wewnętrznej półprzewodników, w tym elementy teorii pasmowej.

2. wyjaśnia związek między budową wewnętrzną a obserwowanymi właściwościami.

3. stosuje modele budowy wewnętrznej do wyjaśnienia właściwości makroskopowych.

Strategie nauczania:

IBSE (Inquiry‑Based Science Education - nauczanie/uczenie się przedmiotów przyrodniczych przez odkrywanie/dociekanie naukowe)

Metody nauczania:

wykład problemowy, burza mózgów, pokaz multimedialny

Formy zajęć:

Praca zespołowa, praca w parach

Środki dydaktyczne:

Rzutnik multimedialny, rysunki i zdjęcia pokazujące budowę wewnętrzną półprzewodników w wersji elektronicznej, animacja pokazująca powstawanie elektronów swobodnych i dziur, zestawy zadań

Materiały pomocnicze:

brak

PRZEBIEG LEKCJI

Faza wprowadzająca:

Nauczyciel zadaje pytanie: co wiecie o zastosowaniach półprzewodników? Uczniowie przy ewentualnym naprowadzeniu przez nauczyciela powinni wymienić kilka: prostowanie prądu, diody świecące, tranzystory.

Drugie pytanie: czy wiecie, jakiego rodzaju materiały stosuje się jako półprzewodniki? Przy udziale nauczyciela ustalamy rodzaje stosowanych materiałów (np. krzem, german, arsenek galu).

Faza realizacyjna:

Pytanie nauczyciela: Jaki jest mechanizm tworzenia wiązań chemicznych ? Czego można oczekiwać od pierwiastków 14 grupy skoro mają 4 elektrony walencyjne? – Ustalenie, że powinny tworzyć wiązanie kowalencyjne z czterema sąsiadami. Nauczyciel informuje o podobnym mechanizmie w związkach pierwiastków 13 i 15 grupy i 12 i 16. Pokazuje zdjęcia układu przestrzennego atomów w kryształach półprzewodnikowych i półprzewodnikach organicznych.

Pytania nauczyciela: jaki warunek musi spełniać materiał, aby mógł przewodzić prąd elektryczny? Oczekiwana odpowiedź uczniów – swobodne nośniki.

Pytanie nauczyciela: skąd mogą się brać swobodne nośniki w półprzewodnikach? W toku dyskusji wyłania się model elektronów urywających się w wyniku uzyskania energii cieplnej od atomów i pozostawianych przez nie dziur.

Nauczyciel krótko omawia model pasmowy półprzewodników.

Faza podsumowująca:

Uczniowie rozwiązują zadania 1‑5 w celu sprawdzenia zrozumienia omawianych na lekcji wiadomości.

Praca domowa:

Zadania 6‑8 w celu powtórzenia i utrwalenia wiadomości.

Wskazówki metodyczne opisujące różne zastosowania danego multimedium:

Multimedium może być wykorzystywane na każdej lekcji, na której omawiane będą właściwości półprzewodników, także przy powtarzaniu wiadomości.