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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 2 [寸] 4 [] 教學(xué)目標 [知識目標]: 三極管的結(jié)構(gòu)、符號與工作原理、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]: 會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]: 培養(yǎng)學(xué)生邏輯思維能力。 重 占 難點 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 授課班級 授課時間及 地 點 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 通過實物演示進行結(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)射極電流的實際方向。從外表上看兩個N區(qū)(或兩個P區(qū))是對稱 的,實際上發(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、在幾個微米至幾十個微米。 二、晶體管的電流放大作用 30分 雙極型半導(dǎo)體三極管在工作時一定要加上適當?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?,F(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,從發(fā)射區(qū)將有大量的電子向基區(qū)擴散,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)也有空穴的擴散運動,但其數(shù)量小,形成的電流為Apo這是因為發(fā)射區(qū)的摻雜濃度遠 大于基區(qū)的摻雜濃度。 進入基區(qū)的電子流因基區(qū)的空穴濃度低,被復(fù)合的機會較少。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)停留的時間很短,很快就運動到了集電結(jié)的邊

5、上,進入集電結(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PN結(jié)對接,相當 基區(qū)很厚,所以沒有電流放大作用,基區(qū)從厚變薄,兩個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電極,其中兩個可以作為輸入,兩個可以作為輸出,這樣必然有一個電極是 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, 當他二0V時,因集電極無收集作用,赤二0。當咆微微增大時,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。當仆增加到使集電結(jié)反偏電壓較大時,如K'E V, vbeN0.7V,運動到集電結(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[后0的曲線的下方。此時,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,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CB代表集電極和基極,0是Open的字頭,代表第三個電極E開路。它相當于集電結(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 相當基極開路時,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那條曲線所對應(yīng)的Y 坐標的數(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 當集電極電流增加時,”就要下降,當”值下降到線性放大區(qū)囪直的70?30%時,所對應(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,不同型號的三極管,不同的廠家的規(guī)定有所差別。 可見,當 QIcm時,并不表示三極管會損壞。 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。在計算時往往用農(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——基極開路時集電極和發(fā)射極間的擊穿電壓。 課堂總結(jié) 5分

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