汽車電子技術(shù)基礎(chǔ) 教案9

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1、課程教案首頁 No.9 授課題目 三極管及性能分析 教學(xué)單元 學(xué) 時(shí) 2 [寸] 4 [] 教學(xué)目標(biāo) ［知識(shí)目標(biāo)］: 三極管的結(jié)構(gòu)、符號(hào)與工作原理、三極管的工作狀態(tài)和作用、三極管的主要參數(shù) ［能力目標(biāo)］: 會(huì)分析三極管的工作狀態(tài)、用直觀法判斷三極管的極性；用萬用表判斷三極管的管腳 和極性 ［素質(zhì)目標(biāo)］: 培養(yǎng)學(xué)生邏輯思維能力。 重 占 難點(diǎn) 三極管的結(jié)構(gòu)與工作原理 三極管的工作狀態(tài) 教學(xué)方法 比較法、啟發(fā)式教授法、演示法 能力訓(xùn)練 （作業(yè)） 教學(xué)體會(huì) 授課班級(jí) 授課時(shí)間及 地 點(diǎn) 年 月 日（星期 ）第 節(jié)，樓 室 年 月

2、 日（星期 ）第 節(jié)，樓 室 年 月 日（星期 ）第 節(jié)，樓 室 年 月 日（星期 ）第 節(jié)，樓 室 年 月 日（星期 ）第 節(jié)，樓 室  步驟一：復(fù)習(xí)提問，起到承上啟下作用。 5分鐘 1. 二極管的特性？ 2. 簡述二極管的伏安特性？ 步驟二：講授新課 80分鐘 通過實(shí)物演示進(jìn)行結(jié)構(gòu)和工作原理分析。 一、晶體管的結(jié)構(gòu)及類型 分類：一是雙極型半導(dǎo)體三極管 二是場效應(yīng)半導(dǎo)體三極管 雙極型半導(dǎo)體三極管是由兩種載流子參與導(dǎo)電的半導(dǎo)體器件，它由兩個(gè)PN結(jié)組合而成，是一種 CCCS器件。 場效應(yīng)型半導(dǎo)體三極管僅由一種載流子參與導(dǎo)電，是一種VCCS器件。 雙極

3、型半導(dǎo)體有兩種類型：NPN型和PNP型。中間部分稱為基區(qū)，相連電極稱為基極，用B或b表 zj\ (Base)； 一側(cè)稱為發(fā)射區(qū)，相連電極稱為發(fā)射極，用E或e表示(Emitter)； 另一側(cè)稱為集電區(qū)和集電極，用C或c表示(Collector)o E-B間的PN結(jié)稱為發(fā)射結(jié)(Je), C-B間的PN結(jié)稱為集電結(jié)(Jc)。 NPN型 PNP型 B B ?： bXe 兩種極性的雙極型三極管 雙極型三極管發(fā)射極的箭頭代表發(fā)射極電流的實(shí)際方向。從外表上看兩個(gè)N區(qū)(或兩個(gè)P區(qū))是對(duì)稱 的，實(shí)際上發(fā)射區(qū)的摻雜濃度大，集電區(qū)摻雜濃度低，且集電結(jié)面積大?；鶇^(qū)要制造得很薄，其厚度 一般

4、在幾個(gè)微米至幾十個(gè)微米。 二、晶體管的電流放大作用 30分 雙極型半導(dǎo)體三極管在工作時(shí)一定要加上適當(dāng)?shù)闹绷髌秒妷?。若在放大工作狀態(tài)：發(fā)射結(jié)加正向電壓，集電結(jié)加反向電壓。現(xiàn)以NPN型三極管的放大狀態(tài)為例，來說明三極管內(nèi)部的電流關(guān)系。 發(fā)射結(jié)加正偏時(shí)，從發(fā)射區(qū)將有大量的電子向基區(qū)擴(kuò)散，形成的電流為R。與PN結(jié)中的情況相同。 從基區(qū)向發(fā)射區(qū)也有空穴的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)，但其數(shù)量小，形成的電流為Apo這是因?yàn)榘l(fā)射區(qū)的摻雜濃度遠(yuǎn) 大于基區(qū)的摻雜濃度。 進(jìn)入基區(qū)的電子流因基區(qū)的空穴濃度低，被復(fù)合的機(jī)會(huì)較少。又因基區(qū)很薄，在集電結(jié)反偏電壓 的作用下，電子在基區(qū)停留的時(shí)間很短，很快就運(yùn)動(dòng)到了集電結(jié)的邊

5、上，進(jìn)入集電結(jié)的結(jié)電場區(qū)域, 被集電極所收集，形成集電極電流云。在基區(qū)被復(fù)合的電子形成的電流是 7e= 7ep+ Ten 二 7ep+ 7cn+ 7bn=(R+ Tcbo) + ( 7bn+ Tep — Tcbo) = 7c+ 7b 發(fā)射區(qū)摻雜濃度高，基區(qū)很薄，是保證三極管能夠?qū)崿F(xiàn)電流放大的關(guān)鍵。若兩個(gè)PN結(jié)對(duì)接，相當(dāng) 基區(qū)很厚，所以沒有電流放大作用，基區(qū)從厚變薄，兩個(gè)PN結(jié)演變?yōu)槿龢O管 1. 三種狀態(tài) 雙極型三極管有三個(gè)電極，其中兩個(gè)可以作為輸入，兩個(gè)可以作為輸出，這樣必然有一個(gè)電極是 公共電極。三種接法也稱三種組態(tài)。 共發(fā)射極接法，發(fā)射極作為公共電極，用CE表示; 共集電

6、極接法，集電極作為公共電極，用CC表示; 共基極接法，基極作為公共電極，用CB表示。 CE CB CC 三極管的三種組態(tài) 2. 三極管的電流放大系數(shù) 對(duì)于集電極電流7c和發(fā)射極電流入之間的關(guān)系可以用系數(shù)來說明，定義: /3 -Ic /7b-（R+ Tcbo ） /-Zb 月稱為共發(fā)射極接法直流電流放大系數(shù)。于是 ?.? P ?1 3. 晶體管的共射特性曲線 B表示輸入電極，C表示輸出電極，E表示公共電極。所以這兩條曲線是共發(fā)射極接法的特性曲線。 扁是輸入電流，廄是輸入電壓，加在B、E兩電極之間。 金是輸出電流，地是輸出電壓，從C、E兩電極取出。 一 共

7、發(fā)射極接法的電壓-電流關(guān)系 （1）輸出特性曲線 共發(fā)射極接法的輸出特性曲線，它是以乳為參變量的一族特性曲線?，F(xiàn)以其中任何一條加以說明， 當(dāng)他二0V時(shí)，因集電極無收集作用，赤二0。當(dāng)咆微微增大時(shí)，發(fā)射結(jié)雖處于正向電壓之下，但集電結(jié)反 偏電壓很小，如阮E< 1 V ； Pbe=O. 7 V ； Vcb= VcE~ %eWO.7 V O集電區(qū)收集電子的能力很弱,lc主要由VCE 決定。當(dāng)仆增加到使集電結(jié)反偏電壓較大時(shí)，如K'E V, vbeN0.7V,運(yùn)動(dòng)到集電結(jié)的電子基本上 都可以被集電區(qū)收集，此后瓜再增加，電流也沒有明顯的增加，特性曲線進(jìn)入與他軸基本平行的區(qū)域 （這與輸入特性曲線隨

8、他增大而右移的原因是一致的）。 輸出特性曲線可以分為三個(gè)區(qū)域 飽和區(qū)一一ic受他顯著控制的區(qū)域，該區(qū)域內(nèi)此的數(shù)值較小，一般Ke<0. 7 V（硅管）。此時(shí)發(fā)射 結(jié)正偏，集電結(jié)正偏或反偏電壓很小。 截止區(qū)一一接近零的區(qū)域，相當(dāng)［后0的曲線的下方。此時(shí)，發(fā)射結(jié)反偏，集電結(jié)反偏。 放大區(qū)一一平行于仆軸的區(qū)域，曲線基本平行等距。此時(shí)，發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏，電壓大于 0.7 V左右（硅管） 7c/mA飽和E 4 3 2 1 0 ZB2 = 80RA 放大區(qū) = 4 叩A(chǔ) ；B=0截止區(qū) W 如，任 e/v 共發(fā)射極接法輸出特性曲線 三、晶體管的

9、主要參數(shù) 半導(dǎo)體三極管的參數(shù)分為直流參數(shù)、交流參數(shù)和極限參數(shù)三大類。 （一）直流參數(shù) ① 直流電流放大系數(shù) 共發(fā)射極直流電流放大系數(shù)p ② 極間反向電流 1.集電極-基極間反向飽和電流Abo 」如。的下標(biāo)CB代表集電極和基極，0是Open的字頭，代表第三個(gè)電極E開路。它相當(dāng)于集電結(jié)的 反向飽和電流。 2.集電極-發(fā)射極間的反向飽和電流Tceo Tceo和Tcbo有如下關(guān)系 -ZcEO~ ( 1+ " ) -ZcBO 相當(dāng)基極開路時(shí)，集電極和發(fā)射極間的反向飽和電流，即輸出特性曲線4=0那條曲線所對(duì)應(yīng)的Y 坐標(biāo)的數(shù)值。 Ic/mA ，B2 = 8O|^A 4 3

10、 2 1 ‘CEO o—2~4 八 放大區(qū) 】Bi = 4叩A(chǔ) ZB = 0截止區(qū) 筍黃一*任e/V Tceo在輸出特性曲線上的位置 (3)極限參數(shù) ① 集電極最大允許電流R 當(dāng)集電極電流增加時(shí)，”就要下降，當(dāng)”值下降到線性放大區(qū)囪直的70?30%時(shí)，所對(duì)應(yīng)的集電極 電流稱為集電極最大允許電流心。至于0值下降多少，不同型號(hào)的三極管，不同的廠家的規(guī)定有所差別。 可見，當(dāng) QIcm時(shí)，并不表示三極管會(huì)損壞。 ② 集電極最大允許功率損耗％ 集電極電流通過集電結(jié)時(shí)所產(chǎn)生的功耗，Rm二因發(fā)射結(jié)正偏，呈低阻，所以功耗主 要集中在集電結(jié)上。在計(jì)算時(shí)往往用農(nóng)取代佐B。 ③ 反向擊穿電壓 反向擊穿電壓表示三極管電極間承受反向電壓的能力。 3. Kbr)ceo——基極開路時(shí)集電極和發(fā)射極間的擊穿電壓。 課堂總結(jié) 5分