汽車電子技術基礎 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 教學單元 學 時 2 [寸] 4 [] 教學目標 ［知識目標］: 三極管的結構、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 ［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 ［素質目標］: 培養(yǎng)學生邏輯思維能力。 重 占 難點 三極管的結構與工作原理 三極管的工作狀態(tài) 教學方法 比較法、啟發(fā)式教授法、演示法 能力訓練 （作業(yè)） 教學體會 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構和工作原理分析。 一、晶體管的結構及類型 分類：一是雙極型半導體三極管 二是場效應半導體三極管 雙極型半導體三極管是由兩種載流子參與導電的半導體器件，它由兩個PN結組合而成，是一種 CCCS器件。 場效應型半導體三極管僅由一種載流子參與導電，是一種VCCS器件。 雙極

3、型半導體有兩種類型：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)； 另一側稱為集電區(qū)和集電極，用C或c表示(Collector)o E-B間的PN結稱為發(fā)射結(Je), C-B間的PN結稱為集電結(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，且集電結面積大。基區(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 雙極型半導體三極管在工作時一定要加上適當的直流偏置電壓。若在放大工作狀態(tài)：發(fā)射結加正向電壓，集電結加反向電壓?，F以NPN型三極管的放大狀態(tài)為例，來說明三極管內部的電流關系。 發(fā)射結加正偏時，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，被復合的機會較少。又因基區(qū)很薄，在集電結反偏電壓 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的邊

5、上，進入集電結的結電場區(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，是保證三極管能夠實現電流放大的關鍵。若兩個PN結對接，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 對于集電極電流7c和發(fā)射極電流入之間的關系可以用系數來說明，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。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)射結雖處于正向電壓之下，但集電結反 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反偏電壓較大時，如K'E V, vbeN0.7V,運動到集電結的電子基本上 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)域內此的數值較小，一般Ke<0. 7 V（硅管）。此時發(fā)射 結正偏，集電結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)射結反偏，集電結反偏。 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)射結正偏，集電結反偏，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 ；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 半導體三極管的參數分為直流參數、交流參數和極限參數三大類。 （一）直流參數 ① 直流電流放大系數 共發(fā)射極直流電流放大系數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那條曲線所對應的Y 坐標的數值。 Ic/mA ，B2 = 8O|^A 4 3

10、 2 1 ‘CEO o—2~4 八 放大區(qū) 】Bi = 4叩A 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 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時所產生的功耗，Rm二因發(fā)射結正偏，呈低阻，所以功耗主 要集中在集電結上。在計算時往往用農取代佐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 5分