第一篇：半導體三極管教案

半導體三極管

學科：電子技術(shù)基礎(chǔ) 班級：11秋電子技術(shù)應用9班 教師：胡明鋒 授課類型：講授 課時：一課時

一、教學目標：

知識目標 識記半導體三極管的定義、掌握三極管的結(jié)構(gòu)、分類和符號。技能目標 能夠畫出半導體三極管的結(jié)構(gòu)和符號，能夠識別出三極管。情感目標 培養(yǎng)學生發(fā)現(xiàn)問題的能力，歸納知識的能力。

二、教學重點：

1.三極管的定義、結(jié)構(gòu)、符號。2.三極管的NPN、PNP兩種類型的認識。

三、教學難點

三極管的結(jié)構(gòu)、符號、三極管的NPN、PNP兩種類型的認識

四、教學媒體

多媒體課件、半導體三極管、半導體二極管、粉筆。

五、教學方法 講授法、演示法。

六、教學過程

（一）、導入新課

1.復習內(nèi)容：復習上節(jié)課半導體二極管的知識，重點復習半導體的定義、PN結(jié)的定義和特性，半導體二極管的符號和主要特性。

2.導入新課：在半導體器件中，除了半導體二極管外還有一種廣泛應用于各種電子電路的重要器件，那就是半導體三極管，通常也稱為晶體管。半導體三極管在電子電路里的主要作用是放大作用

（二）、半導體三極管的結(jié)構(gòu)和符號：

1.觀察半導體三級管的結(jié)構(gòu)并熟識該圖，要求能完整畫出該圖。2.PNP型及NPN型三極管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及符號如圖所示

半導體三極管的結(jié)構(gòu)與符號

PNP型 NPN型

3.半導體三極管是一種有三個電極、兩個PN結(jié)的半導體器件。三區(qū)：發(fā)射區(qū)、基區(qū)、集電區(qū)。三極：發(fā)射極E、基極B、集電極C。

兩結(jié)：發(fā)射結(jié)（發(fā)射極與基極之間的PN結(jié)）、集電結(jié)（集電極與基極之間的PN結(jié)）。

4.根據(jù)半導體基片材料不同，三極管可分為PNP型和NPN型兩大類。

5.兩者的符號區(qū)別在于發(fā)射極的箭頭方向不同。箭頭方向就是發(fā)射極正向電流的方向。

（三）、半導體三極管的分類

1.按半導體基片材料不同：NPN型和PNP型。2.按功率分：小功率管和大功率管。3.按工作頻率分：低頻管和高頻管。4.按管芯所用半導體材料分：鍺管和硅管。5.按結(jié)構(gòu)工藝分：合金管和平面管。6.按用途分：放大管和開關(guān)管。

（四）、外形及封裝形式

三極管常采用金屬、玻璃或塑料封裝。常用的外形及封裝形式如圖所示。

七、作業(yè)

1.畫出PNP型及NPN型三極管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及符號并指出三個電極、兩個PN結(jié)。2.半導體三極管的分類有哪幾種？

八、板書設(shè)計 1.半導體三極管的結(jié)構(gòu) 2.半導體三極管的符號 3.半導體三極管的定義 4.NPN型和PNP型半導體三極管 5.半導體三極管的分類

6.半導體三極管的外形及封裝形式

九、教學后記

1．通過學生自主活動及多媒體課件演示，不僅使各教學內(nèi)容有機的結(jié)合，而且豐富了教學手段，增強了教學的直觀性，達到良好的教學效果，從而增強了學生的自信心。

2．遵循學生的認知規(guī)律，堅決貫徹“學做合一”或“做、學、做”的雙向程序模式，學生學會在活動過程中獲取新知識的樂趣和能力。

3．透過活動項目過程，表明教學效果良好，同學們加深了對所學知識的理解和記憶，靈活運用所學知識解決實際問題的能力顯著提高。部分學生自主活動能力還是有所欠缺，通過教師引導和講解能夠有較大的提高，另一個問題是學生對活動內(nèi)容的熟練程度不夠，應該增加練習的時間。

第二篇：半導體三極管交流放大電路解讀

《電子技術(shù)基礎(chǔ)》教案

第2章

半導體三極管交流放大電路

本章重點

1．掌握共發(fā)射極放大電路、分壓式偏置電路的工作原理和靜態(tài)工作點估算； 2．了解負反饋在放大電路中的應用；

3．掌握共發(fā)射極放大電路的圖解分析法和估算法。4．掌握功率放大電路的分析法。

本章難點

1．共發(fā)射極電路的工作原理。

2．估算靜態(tài)工作點，電壓放大倍數(shù)、輸入電阻和輸出電阻。3．分壓式偏置電路的工作原理。4．功率放大電路。放大器的基本概念 放大器概述

放大器：把微弱的電信號放大為較強電信號的電路。基本特征是功率放大。擴音機是一種常見的放大器，如圖3.1.1所示。

聲音先經(jīng)過話筒轉(zhuǎn)換成隨聲音強弱變化的電信號；再送入電壓放大器和功率放大器進行放大；最后通過揚聲器把放大的電信號還原成比原來響亮得多的聲音。

圖3.1.1 擴音機框圖 放大器的放大原理框圖

放大器的框圖如圖3.1.2所示。左邊是輸入端，外接信號源，vi、ii分別為輸入電壓和輸入電流；右邊是輸出端，外接負載，vo、io分別為輸出電壓和輸出電流。

圖3.1.2 放大器的框圖

第一節(jié) 共發(fā)射機交流電壓放大電路

《電子技術(shù)基礎(chǔ)》教案

一、電路的組成和電路圖的作用 1．電路組成

共發(fā)射極放大電路如圖所示。2．元件作用

VT——三極管,起電流放大作用 GB——基極電源。通過偏置電阻Rb，保證發(fā)射結(jié)正偏。

GC——集電極電源。通過集電極電阻RC，保證集電結(jié)反偏。

圖2.2 共發(fā)射極放大電路

Rb——偏置電阻。保證由基極電源GB

向基極提供一個合適的基極電流。

RC——集電極電阻。將三極管集電極電流的變化轉(zhuǎn)換為集電極電壓的變化。

C1、C2——耦合電容。防止信號源以及負載對放大器直流狀態(tài)的影響；同時保證交流信號順利地傳輸。即“隔直通交”。

3．電路圖的畫法

如圖所示?！啊汀北硎窘拥攸c，實際使用時，通常與設(shè)備的機殼相連。RL為負載，如揚聲器等。

電路中電壓和電流符號寫法的規(guī)定

1．直流分量：用大寫字母和大寫下標的符號，如IB表示基極的直流電流。2．交流分量瞬時值：用小寫字母和小寫下標的符號，如ib表示基極的交流電流。

3．總量瞬時值：是直流分量和交流分量之和，用小寫字母和大寫下標的符號，如iB???IB???ib，即表示基極電流的總瞬時值。

二、共射放大電路的靜態(tài)分析

(一)直流通路

靜態(tài)：無信號輸入(vi???0)時電路的工作狀態(tài)。直流通路和交流通路畫法

(1)直流通路：電容視為開路，電感視為短路，其它不變。(2)交流通路：電容和電源視為短路。

例：放大電路的直流通路和交流通路如圖(b)、(c)所示。

直流分量反映的是直流通路的情況；交流分量反映的是交流通路的情況。

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靜態(tài)工作點Q

如圖2.4所示，靜態(tài)時晶體管直流電壓VBE、VCE和對應的IB、IC值。分別記作VBEQ、IBQ、VCEQ和ICQ。

IBQ?VG?VBEQRb

(3.2.1)ICQ??IBQ

(3.2.2)

VCEQ?VG?ICQ?Rc

(3.2.3)

VBEQ：硅管一般為0.7?V，鍺管為0.3?V。

[例.2.1]在所示單級放大器中，設(shè)VG?12V，Rc?2k?，Rb?220k?，????60。求放大器的靜態(tài)工作點。

解

從電路可知，晶體管是NPN型，按照約定視為硅管，則VBEQ???0.7?V，則

12V?0?7V?51?ARb220k? ICQ??IBQ?60?50?A?3mAVCEQ?VG?ICQRc?12V?3mA?2k??6VIBQ??(二)、用圖解法分析靜態(tài)工作點

圖解法：利用晶體管特性曲線，通過作圖分析放大器性能。1．直流負載線

電路如圖3.3.1(a)所示，直流通路如圖3.3.1(b)所示。

由直流通路得VCE和IC關(guān)系的方程為

VCE?VG?ICRc

(3.3.1)

根據(jù)式3.3.1在圖3.2晶體管輸出特性曲線族上作直線MN，斜率是是直流負載電阻，所以直線MN稱為直流負載線。VG?VBEQ1。由于RcRc《電子技術(shù)基礎(chǔ)》教案

2．靜態(tài)工作點的圖解分析

如圖3.3.2所示，若給定IBQ?IB3，則曲線IBQ?IB3與直線MN的交點Q，即為靜態(tài)工作點。過Q點分別作橫軸和縱軸的垂線得對應的VCEQ、ICQ。由于晶體管輸出特性是一組曲線，所以，對應不同的IBQ，靜態(tài)工作點Q的位置也不同，所對應的VCEQ、ICQ也不同。

圖.3.2 靜態(tài)工作點的圖解分析

UCE?Ucc?ICQ?Rc

坐標點: M(UCC,0)N(0,UCC/RC)

Tga =--1/RC

IBQ? Ucc?VBEQRb

ICQ??IBQ

三.共射極放大電路的動態(tài)分析

(一)．信號放大原理

交流信號電壓vi [如圖3.2.7(a)所示]經(jīng)過電容C1作用在晶體管的發(fā)射結(jié)，引起基極電流的變化，這時基極總電流為

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iB???IBQ???ib，波形如圖3.2.7(b)所示。

由于基極電流對集電極電流的控制作用，集電極電流在靜態(tài)值ICQ的基礎(chǔ)上跟著ib變化，波形如圖3.2.7(c)所示。

即iC???ICQ???ic。

同樣，集電極與發(fā)射極電壓也是靜態(tài)電壓VCEQ和交流電壓vce兩部分合成，即

vCE???VCEQ???vce(3.2.4)

由于集電極電流iC流過電阻Rc時，在Rc上產(chǎn)生電壓降iCRc，則集電極與發(fā)射極間總的電壓應為

vCE?VG?iCRc?VG?(ICQ?ic)Rc

(3.2.5)

比較式(3.2.5)與式(3.2.4)可得

?VG?ICQRc?icRc?VCEQ?icRc

vce??icRc ??

?

?

(3.2.6)

式中負號表示ic增加時?ce將減小，即?ce與ic反相。故?CE的波形如圖3.2.7(d)所示。

經(jīng)耦合電容C2的“隔直通交”，放大器輸出端獲得放大后的輸出電壓，即

oce(3.2.7)

波形如圖3.2.7(e)所示。由圖可見，vo與vi反相。位相反。

(二)．靜態(tài)工作點與動態(tài)范圍之間的關(guān)系 放大器的靜態(tài)工作點(見L2)若把圖3.2.4中的Rb除掉，電路如圖3.2.5所示，則IBQ???0，當輸入端加正弦信號電壓vi時，在信號正半周，發(fā)射結(jié)正偏而導通，輸入電流ib隨vi變化。在信號負半周，發(fā)射結(jié)反偏而截止，輸入電流ib等于零。即波形產(chǎn)生了失真。

v?v??icRc

從信號放大過程來看，在共射放大電路中，輸入電壓與輸出電壓頻率相同，相

圖3.2.5 除去Rb時放大器工作不正常

圖3.2.6 基極電流的合成

如果Rb阻值適當，則IBQ不為零且有合適的數(shù)值。當輸入端有交流信號vi通過C1加到晶體管的發(fā)射結(jié)時，基極電流在直流電流IBQ的基礎(chǔ)上隨vi變化，即交流ib疊加在直流IBQ上，如圖3.2.6所示。如果IBQ的值大于ib的幅值，那么基極的總電流IBQ???ib始終是單方向的電流，即它只有大小的變化，沒有正負極性的變化，這樣就不會使發(fā)射結(jié)反偏而截止，從而避免了輸入電流ib的波形失真。

綜上可見，一個放大器的靜態(tài)工作點是否合適，是放大器能否正常工作的重要條

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件。

設(shè)置靜態(tài)工作點的目的: 使輸入信號工作在三極管輸入特性的線形部分,避開非線形部分給交流信號造成的失真。

靜態(tài)工作點與波形失真的圖解

1．飽和失真

如果靜態(tài)工作點接近于QA，在輸入信號的正半周，管子將進入飽和區(qū)，輸出電壓vce波形負半周被部分削除，產(chǎn)生“飽和失真”。

2．截止失真

如果靜態(tài)工作點接近于QB，在輸入信號的負半周，管子將進入截止區(qū)，輸出電壓vce波形正半周被部分削除，產(chǎn)生“截止失真”。

3．非線性失真

非線性失真是由于管子工作狀態(tài)進入非線性的飽和區(qū)和截止區(qū)而產(chǎn)生的。從圖3.3.5可見，為了獲得幅度大而不失真的交流輸出信號，放大器的靜態(tài)工作點應設(shè)置在負載線的中點Q處。

圖

靜態(tài)工作點引起的非線性失真 負反饋在放大電路中的應用 反饋及其分類

反饋：把放大器輸出端或輸出回路的輸出信號通過反饋電路送到輸入端或輸入回路，與輸入信號一起控制放大器的過程。

反饋電路：由電阻或電容等元件組成。如圖4.2.1所示。圖中vi為輸入信號，vo為輸出信號，vf為反饋信號。

反饋的分類及判別方法：

一、正反饋和負反饋

正反饋：反饋信號起到增強輸入信號的作用。

判斷方法：若反饋信號與輸入信號同相，則為正反饋。負反饋：反饋信號起到削弱輸入信號的作用。

判斷方法：若反饋信號與輸入信號反相，則為負反饋。

圖4.2.1 反饋放大器框圖

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二、電壓反饋和電流反饋

電壓反饋：如圖(a)所示，反饋信號與輸出電壓成正比。判斷方法：把輸出端短路，如果反饋信號為零，則為電壓反饋。電流反饋：如圖(b)所示，反饋信號與輸出電流成正比。

判斷方法：把輸出端短路，如果反饋信號不為零，則為電流反饋。

電壓反饋和電流反饋框圖

串聯(lián)反饋和并聯(lián)反饋框圖

三、串聯(lián)反饋和并聯(lián)反饋

串聯(lián)反饋：如圖(a)所示，凈輸入電壓由輸入信號和反饋信號串聯(lián)而成。判斷方法：把輸入端短路，如果反饋信號不為零，則為串聯(lián)反饋。并聯(lián)反饋：如圖(b)所示，凈輸入電流由反饋電流與輸入電流并聯(lián)而成。判斷方法：把輸入端短路，如果反饋信號為零，則為并聯(lián)反饋。[例] 判別圖(a)和(b)電路中反饋元件引進的是何種反饋類型。解(1)電壓反饋和電流反饋的判別

當輸出端分別短路后，圖(a)中vf消失，而圖(b)中，管子V2的iE2不消失，即vf不等于零，所以圖(a)是電壓反饋，圖(b)是電流反饋。

(2)串聯(lián)反饋和并聯(lián)反饋的判別

當輸入端分別短路后，圖(a)中vf不消失，圖(b)中的vf消失，所以圖(a)是串聯(lián)反饋，圖(b)是并聯(lián)反饋。

(3)正反饋和負反饋的判別

采用信號瞬時極性法判別，設(shè)某一瞬時，輸入信號vi極性為正“?”，并標注在輸入端晶體管基極上，然后根據(jù)放大器的信號正向傳輸方向和反饋電路的信號反向傳輸方向，在晶體管的發(fā)射極、基極和集電極各點標注同一瞬時的信號的極性?？梢?，圖(a)中反饋到輸入回路的vf的極性是“+”，與輸入電壓vi反相，削弱了vi的作用，所以是負反饋；而圖(b)中，反饋到輸入端的if極性是“?”，它削弱了vi的作用，所以也是負反饋。

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2負反饋對放大器性能的改善

一、提高了放大倍數(shù)的穩(wěn)定性

以圖4.2.5電壓串聯(lián)負反饋電路為例作簡要說明。由圖可知，反饋電壓

vf?反饋系數(shù)

R2vo

R1?R

2F?vf

vo(4.2.1)

設(shè)Av——放大器無反饋時的放大倍數(shù)；

Vi? ——凈輸入電壓；

Avf——加入負反饋后的放大倍數(shù)，則

vov；Av?o vivi'因為

vi?vi'?vf；vf?Fvo?FAvvi'

Avf?所以

vi?vi'?FAvvi' 于是有

(4.2.2)

即

Avf?Av

可見，Av是Avf的(1?FAv)倍，(1?FAv)愈大，Avf比Av就愈小。(1?FAv)：放大器的反饋深度。如果負反饋很深，即(1?FAv)??1時，則

AvA1?v?

Avf?1?FAvFAvFAvf?Av?vi'1??Av

(1?FAv)vi'1?FAv(4.2.3)

可見，在深度負反饋條件下，反饋放大器的放大倍數(shù)Avf僅取決于反饋系數(shù)F，而與Av無關(guān)。當晶體管參數(shù)、電源電壓、環(huán)境溫度及元件參數(shù)發(fā)生變化時，負反饋放大器的放大倍數(shù)受其影響很小，基本不變，從而使放大倍數(shù)穩(wěn)定性獲得了提高。

結(jié)論：負反饋使放大器放大倍數(shù)減小(1???FAv)倍；在深度負反饋條件下負反饋放大器的放大倍數(shù)很穩(wěn)定。

二、改善了放大器的頻率特性

由圖4.2.6可見，無反饋時，中頻段的電壓放大倍數(shù)為Avo，其上、下限頻率分別為fH和fL。加入負反饋后，中頻段的電壓放大倍數(shù)

負反饋對頻響的改善

?o。而高頻段和低頻段由于原放大倍數(shù)較小其反饋量相對于中頻段要小，下降到Av因此放大倍數(shù)的下降量相對中頻段要少，使放大器的頻率特性變得平坦。即通頻帶展寬了，使放大器的頻率特性得到改善。

三、減小了放大器的波形失真

在圖中。設(shè)無反饋時，輸入信號vi為正弦波（A半周與B半周一樣大），由于

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晶體管特性曲線的非線性，放大器輸出信號vo發(fā)生了失真，出現(xiàn)了A半周大、B半周小的波形。加入負反饋后，反饋信號vf與輸入信號vi進行疊加產(chǎn)生一個A?半周小、B?半周大的預失真信號vi?，再經(jīng)放大器放大，由于放大器對A半周放大能力較大，從而使輸出信號vo中A半周與B半周的差異縮小了，因此放大器的輸出波形得到了改善。

四、改變了放大器的輸入電阻、輸出電阻

放大器引入負反饋后，輸入電阻的改變?nèi)Q于反饋電路與輸入端的聯(lián)接方式；輸出電阻的改變?nèi)Q于反饋量的性質(zhì)。1．輸入電阻的改變

對于串聯(lián)負反饋，在輸入電壓vi不變時，反饋電壓vf削減了輸入電壓vi對輸入回路的作用，使凈輸入電壓vi?減小，致使輸入電流ii減小，相當于輸入電阻增大。即串聯(lián)負反饋增大輸入電阻。

對于并聯(lián)負反饋，在輸入電壓vi不變時，反饋電流if的分流作用致使輸入電流ii增加，相當于輸入電阻減小。即并聯(lián)負反饋減小輸入電阻。

2．輸出電阻的改變

電壓負反饋維持輸出電壓不受負載電阻變動的影響而趨于恒定，說明輸出電阻比無反饋時輸出電阻要??；而電流負反饋維持輸出電流不受負載電阻變動的影響而趨于恒定，說明輸出電阻比無反饋時輸出電阻要大。即電壓負反饋使輸出電阻減??；電流負反饋使輸出電阻增大。

結(jié)論，放大器引入負反饋后，使放大倍數(shù)下降；但提高了放大倍數(shù)的穩(wěn)定性；擴展了通頻帶；減小了非線性失真；改變了輸入、輸出電阻。

3射極輸出器

一、反饋類型

電路如圖4.2.8所示。其反饋信號vf取自發(fā)射極，若輸出端短路，則vf ??0，所以是電壓反饋。用瞬時極性法判別，可得vb和ve（即vf）極性相同，反饋信號削弱了輸入信號的作用，所以是負反饋。在輸入回路中vi ??vbe ??vf，所以是串聯(lián)反饋。綜合看來，電路的反饋類型為電壓串聯(lián)負反饋放大器。

由于信號是從晶體管基極輸入、發(fā)射極輸出，集電極作為輸入、輸出公共端，故為共集電極電路，又稱為射極輸出器。

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圖

射極輸出器

圖

交流通路

二、性能分析 交流通路如圖所示。1．電壓放大倍數(shù) 由圖4.2.9可知，vbe?vi?vo

Vbe一般很小，則

vo?vi

于是電壓放大倍數(shù)為

Av?vo?

1?

?

vi(4.2.4)

可見，射極輸出器的輸出電壓近似等于輸入電壓，電壓放大倍數(shù)約等于1，而且輸出電壓的相位與輸入電壓相同，故又稱射極跟隨器。

2．輸入電阻和輸出電阻

(1)輸入電阻

??Re//RL，忽略Rb的分流作用，則輸入電阻為 設(shè)RLri???viibrbe?ieRL?ibib?ibrbe?(1??)ibRL ?ib??rbe?(1??)RL?，如果考慮Rb的分流作用，則實際的輸入電阻為 ?，于是ri???RL由于rbe??(1??)RL?//Rb

ri??RL(4.2.6)

由此可見，與共射極放大電路相比，射極輸出器的輸入電阻高得多。為了充分利用輸入電阻高的特點，射極輸出器一般不采用分壓式偏置電路。(2)輸出電阻

??Rs//Rb，不電路如圖4.2.10所示，設(shè)vs???0，令Rs計Re，則輸出端外加交流電壓vo產(chǎn)生的電流ie為

voie?ib??ib?ib(1??)?(1??)

rbe?Rs?于是得該支路的輸出電阻為

vr?Rs?ro??o?be

ie1??考慮Re時，射極輸出器的輸出電阻為

圖

分析ro示意圖

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ro?ro?//Re?(4.2.7)

?rbe?Rs//Re

1??rbe，則射極輸出器的輸出電阻近1??如果信號源內(nèi)阻很小Rs?0，則Rs??0；若Re??似為

ro?rbe

1??(4.2.8)

上式表明，輸出電阻ro比rbe還要小幾十倍。所以射極輸出器的輸出電阻是很小的。

三、結(jié)論

射極輸出器具有輸入電阻大，輸出電阻??；電壓放大倍數(shù)略小于但近似等于1；輸出電壓的相位與輸入電壓相同的特點。輸出電流是輸入電流的(1??)倍，所以具有電流放大和功率放大能力。

四、應用

利用輸入電阻大的特點，作為多級放大器的輸入級，以減小對信號源的影響；利用輸出電阻小的特點，作為多級放大器的輸出級，以提高帶負載的能力；還可用

作阻抗變換器，以實現(xiàn)級間阻抗匹配；作為隔離級，減少后級對前級的影響。

第4節(jié) 功率放大器

重點

1．了解功率放大電路的任務、特點和要求。

2．理解無輸出變壓器功率放大電路(OCL、OTL)的組成和工作原理。3．掌握OCL、OTL電路的分析方法；Pom、PG、PCM的估算和功率管的選管條件。

4．理解典型集成功率放大電路。5．了解功率管的安全使用知識。

難點

1．功率放大器工作原理及性能特點。

2．Pom、PCM的估算方法和功率管的選管條件。低頻功率放大器概述

1.1低頻功率放大器及其要求

低頻功率放大器：向負載提供足夠大低頻信號功率的放大電路。

對功放的要求：信號失真??；有足夠的輸出功率；效率高；散熱性能好。

1.2 低頻功率放大器的分類

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一、以晶體管的靜態(tài)工作點位置分類

1．甲類功放：Q點在交流負載線的中點，如圖7.1.1(a)所示。電路特點：輸出波形無失真，但靜態(tài)電流大，效率低。

2．乙類功放：Q點在交流負載線和IB????0輸出特性曲線交點，如圖7.1.1(b)所示。

電路特點：輸出波形失真大，但靜態(tài)電流幾乎等于零，效率高。

3．甲乙類功放：Q點在交流負載線上略高于乙類工作點處，如圖7.1.1(c)所示。電路特點：輸出波形失真大，靜態(tài)電流較小，效率較高。

圖7.1.1 三種工作狀態(tài)

二、以功率放大器輸出端特點分類 1．有輸出變壓器功放電路。

2．無輸出變壓器功放電路(OTL功放電路)。3．無輸出電容功放電路(OCL功放電路)。

2推挽功率放大器

1乙類推挽功率放大器

動畫

乙類推挽功率放大器

一、電路及其工作原理 典型電路如圖7.3.1所示。

V1、V2為功率放大管，組成對管結(jié)構(gòu)。在信號一個周期內(nèi)，輪流導電，工作在互補狀態(tài)。T1為輸入變壓器，作用是對輸入信號進行倒相，產(chǎn)生兩個大小相等、極性相反的信號電壓，分別激勵V1和V2。T2為輸出變壓器，作用是將V1、V2輸出信號合成完整的正弦波。

圖7.3.1 乙類推挽功率放大器及其波形

圖7.3.2 乙類推挽功放電路的圖解分

《電子技術(shù)基礎(chǔ)》教案

析

工作原理：輸入信號vi經(jīng)T1耦合，次級得兩個大小相等、極性相反的信號。在信號正半周，V1導通(V2截止)，集電極電流iC1經(jīng)T2耦合，負載上得到電流io正半周；在信號負半周，V2導通(V1截止)，集電極電流iC2經(jīng)T2耦合，負載上得到電流io負半周。即經(jīng)T2合成，負載上得一個放大后的完整波形io。

由輸出電流io波形可見，正、負半周交接處出現(xiàn)了失真，這是由于兩管交接導通過程中，基極信號幅值小于門檻電壓時管子截止造成的。故稱為交越失真。

二、輸出功率和效率

由于兩管特性相同，工作在互補狀態(tài)，因此圖解分析時，常將兩管輸出特性曲線相互倒置，如圖7.3.2所示。

1．作直流負載線，求靜態(tài)工作點。

靜態(tài)時，管子截止IBQ???0，當ICEO很小時，ICQ???0。過點VG作vCE軸垂線，得直流負載線。它與作IBQ???0特性曲線的交點Q，即為靜態(tài)工作點。

2．作交流負載線，畫交流電壓和電流幅值。

過點Q作斜率為??1/RL??的直線AB，即交流負載線。其中RL?為單管等效交流負載電阻。在不失真情況下，功率管V1、V2最大交流電流iC1、iC2和交流電壓vCE1、vCE2波形如圖所示。

3．電路最大輸出功率

若忽略管子VCES，交流電壓和交流電流幅值分別為

Vcem?VG?(7.3.1)

則最大輸出功率

Pom2VG1?VG?????VG?2R? ?2?RL?L?2VG?

?2RL；

Icm?VG

?RL即

Pom(7.3.2)

式中，在輸出變壓器的初級匝數(shù)為N1，次級匝數(shù)為N2時，RL??應為

?1??2N1?12????R?nRL

RL?LN4?2?????(7.3.3)

式中n???N1/N2。

4．效率

2圖7.3.3 乙類推挽功率放大電路

理想最大效率為??m???78%。若考慮輸出變壓器的效率??T，則乙類推挽功放的總

效率為

??????T?m(7.3.4)

總效率約為60%，比單管甲類功放的效率高。

電路優(yōu)點：總效率高。電路缺點：存在交越失真，頻率特性不好。

?

7.3.2 甲乙類推挽功率放大器

如圖7.3.3所示。圖中，Rb1、Rb2、Re組成分壓式電流負反饋偏置電路。靜態(tài)時，34

《電子技術(shù)基礎(chǔ)》教案

V1、V2處于微導通狀態(tài)，從而避免了交越失真。由于靜態(tài)工作點處于甲、乙類之間，所以叫作甲乙類推挽功率放大器。

7.4 無輸出變壓器的推挽功率放大器(OTL)

7.4.1 輸入變壓器倒相式推挽OTL功放電路

一、電路結(jié)構(gòu)

如圖7.4.1所示。圖中，V1、V2為參數(shù)一致的NPN型功率管。R1、R2和Re1為V1的偏置電阻；R3、R4和Re2為V2的偏置電阻，保證管子靜態(tài)時處于微導通狀態(tài)，以克服交越失真。Re1和Re2為電流負反饋電阻，穩(wěn)定靜態(tài)工作點，并減小非線性失真。輸入變壓器用作信號倒相耦合，在次級N1、N2上產(chǎn)生大小相等、相位相反的信號vb1和vb2。CL為耦合電容，作用是隔直通交，并兼作V2管的電源。

二、工作原理

靜態(tài)時，A點電位為VG/2。由于CL隔直流，則RL上無電流。vi正半周，vb1???0，V1導通(V2截止)，ic1流過負載RL；vi負半周，vb2???0，V2導通(V1截止)，iC2流過負載RL。在輸入信號vi一個周期內(nèi)，兩管輪流工作，RL上得到完整的放大信號。輸出端交流通路如圖7.4.2所示。

圖7.4.1 輸入變壓器倒相式OTL功放電7.4.2 互補對稱式推挽OTL功放電路

一、電路結(jié)構(gòu)

如圖7.4.3所示。V2、V3為特性對稱的異型功放管；V1為激勵放大管，推動V2、V3功放管。RP1作用是調(diào)節(jié)A點電位保持VG/2。RP2作用是調(diào)節(jié)V2、V3管偏置電流，克服交越失真。C4為自舉電容。使V2、V3工作時為共射組態(tài)，提高功率增益。R4為隔離電阻：對交流而言把B點電位和“地”點電位分開。

二、信號的放大過程

輸入信號vi負半周時，V1輸出正半周信號，V2導通(V3截止)，i2通過RL；vi正半周時，V1輸出負半周信號，V3導通(V2截止)，i3流過RL。在vi一周期內(nèi)，V2、V3輪流導電，RL上得到完整的信號。

三、最大輸出功率

圖7.4.2 輸出端交流

通路簡化圖

圖7.4.3 互補對稱式推挽

OTL功放電路

因C3的作用，單管電源電壓為VG?2。則輸出最大功率時，輸出管的集電極電壓和集電極電流峰值分別為

1V?V??VG；

IcmVcem??cem?G

2RL2RL

《電子技術(shù)基礎(chǔ)》教案

忽略飽和壓降和穿透電流，則最大輸出功率為

Pom?11?VG??1? ??Vcem????Icm?VG??22?2RL???2?即

Pom2VG

?8RL(7.4.1)

[例7.4.1]

設(shè)圖7.4.3互補對稱OTL功放電路中，VG?6V,RL?8?，求該電路的最大輸出功率？

2VG62解

Pom???0.56W

8RL8?8W7.5 無輸出電容功率放大器(OCL)

“OCL”功放電路：無輸出耦合電容的功率放大器。

7.5.1 OCL功放電路簡析

一、中點靜態(tài)電位必須為零(VA???0)

如圖7.5.1所示。為了防止因輸出端A與負載RL直接耦合，造成直流電流對揚聲器性能的影響，則A點靜態(tài)電位必為零。采用的辦法是：

1．雙電源供電：電壓大小相等，極性相反的正負電源。

2．采用差分放大電路。

二、最大輸出功率

輸出最大功率時，集電極電壓和電流的峰值分別為

V?V??VG，Icm??cem?G VcemRLRL則最大輸出功率為

11?VG????Vcem???Pom?Icm??VG 22?R?L?即

Pom(7.5.1)

圖7.5.1 OCL輸出級示意圖

2VG?

2RL7.5.2 OCL電路實例

OCL電路實例如圖7.5.2所示。

一、電路組成說明

1．用復合管提高功率輸出級的電流放大倍數(shù)

V4、V6組成NPN型復合管，V5、V7組成PNP型復合管，見圖7.5.3。二者組成復合互補功率輸出級。從而提高了輸出級的電流放大倍數(shù)，同時也減小了前級的推動電流。

《電子技術(shù)基礎(chǔ)》教案

圖7.5.2 OCL功放電路實例

2．用差分放大輸入級抑制零漂

V1、V2組成差分輸入級，控制輸出級A點電位不受溫度等因素的影響而保證靜態(tài)零輸出。同時提高電路對共模信號的抑制能力。

3．其它元件的作用

V3為激勵級，推動功率輸出級，使其輸出最大功率。C5為高頻負反饋電容，防止V3高頻自激。

R7、V8、V9組成V4、V6和V5、V7復合管基極偏置電路，靜態(tài)時，使其工作在微導通狀態(tài)，防止產(chǎn)生交越失真。

R5、C3、R6組成電壓串聯(lián)負反饋電路，穩(wěn)定電壓增益，并減小非線性失真。

R16、C6組成避免感性負載引起高頻自激的中和電路。R4、C2是差放電源濾波電路。

C4為自舉電容，提高輸出級的增益，并使輸出電壓正負半周對稱，提高不失真輸出功率。

二、信號放大過程

vi正半周時，經(jīng)V1、V3兩次放大和反相，v3為正半周，則V4、V6導通，i1經(jīng)R14、RL、地、?VG返回V4、V6形成回路，RL有信號輸出。

vi負半周時，v3為負半周，則V5、V7導通，i2經(jīng)R15、?VG?、地、RL、R12返回V5、V7形成回路，RL有信號輸出。這樣經(jīng)輪番推挽，RL上得功率放大后的完整信號。

圖7.5.3 復合管的接法

7.6

集成電路功率放大器簡介

《電子技術(shù)基礎(chǔ)》教案

集成功率放大器具有體積小、工作穩(wěn)定、易于安裝和調(diào)試的優(yōu)點，了解其外特性和外線路的連接方法，就能組成實用電路，因此，得到廣泛的應用。

7.6.1 LM386集成功率放大器的應用電路

LM386是小功率音頻集成功放。外形如圖7.6.1(a)所示，采用8腳雙列直插式塑料封裝。管腳如圖7.6.1(b)所示，4腳為接“地”端；6腳為電源端；2腳為反相輸入端；3腳為同相輸入端；5腳為輸出端；7腳為去耦端；

1、8腳為增益調(diào)節(jié)端。外特性：額定工作電壓為4?16V，當電源電壓為6V時，靜態(tài)工作電流為4?mA，適合用電池供電。頻響范圍可達數(shù)百千赫。最大允許功耗為660?mW(25?C)，不需散熱片。工作電壓為4?V，負載電阻為4?時，輸出功率(失真為10%)為300?mW。工作電壓為6?V，負載電阻為4、8、16??時，輸出功率分別為340mW、325mW、180?mW。

一、用LM386組成OTL應用電路

如圖7.6.2所示。4腳接“地”，6腳接電源(6???9?V)。2腳接地，信號從同相輸入端3腳輸入，5腳通過220??F電容向揚聲器RL提供信號功率。7腳接20??F去耦電容。

1、8腳之間接10??F電容和20?k??電位器，用來調(diào)節(jié)增益。

圖7.6.1 LM386外形

圖7.6.2 用LM386組成OTL電路

圖7.6.3 用LM386組成BTL電路

二、用LM386組成BTL電路

如圖7.6.3所示。兩集成功放LM386的4腳接“地”，6腳接電源，3腳與2腳互為短接，其中輸入信號從一組(3腳和2腳)輸入，5腳輸出分別接揚聲器RL，驅(qū)動揚聲器發(fā)出聲音。BTL電路的輸出功率一般為OTL、OCL的四倍，是目前大功率音響電路中較為流行的音頻放大器。圖中電路最大輸出功率可達3?W以上。其中，500?k??電位器用來調(diào)整兩集成功放輸出直流電位的平衡。

7.6.2TDA2030集成功率放大器的應用電路

1．TDA2030簡介

外引線如圖7.6.4所示。1腳為同相輸入端，2腳為反相輸入端，4腳為輸出端，3腳接負電源，5腳接正電源。電路特點是引腳和外接元件少。

外特性：電源電壓范圍為???6?V?????18?V，靜態(tài)電流小于60??A，頻響為10?Hz???140?kHz，38

《電子技術(shù)基礎(chǔ)》教案

諧波失真小于0.5?，在VCC?????14?V，RL???4???時，輸出功率為14?W。

圖7.6.4 TDA2030的外引線排列

圖7.6.5 TDA2030接成OCL功放電

2．TDA2030應用電路

如圖7.6.5所示。V1、V2組成電源極性保護電路，防止電源極性接反損壞集成功放。C3、C5與C4、C6為電源濾波電容，100??F電容并聯(lián)0.1??F電容的原因是100??F電解電容具有電感效應。信號從1腳同相端輸入，4腳輸出端向負載揚聲器提供信號功率，使其發(fā)出聲響。

TDA2030是一種超小形5引腳單列直插塑封集成功放。由于具有低瞬態(tài)失真、較寬頻響和完善的內(nèi)部保護措施，因此，常用在高保真組合音響中。

本章小結(jié)

1．單級低頻小信號放大電路是最基本的放大電路，表征放大器的放大能力是放大倍數(shù)，即電壓、電流和功率三種放大倍數(shù)。放大器常采用單電源電路。要不失真地放大交流信號必須使放大器設(shè)置合適的靜態(tài)工作點，以保證晶體管放大信號時，始終工作在放大區(qū)。

2．圖解法和估算法是分析放大電路的兩種基本方法。用圖解法可直觀地了解放大器的工作原理，關(guān)鍵是會畫直流負載線和交流負載線。用估算法可以簡捷地了解放大器的工作狀況，分析計算放大器的各項性能指標。

3．在放大器中，為了穩(wěn)定靜態(tài)工作點，常采用分壓式穩(wěn)定工作點偏置電路。4．功率放大器的主要任務是在不失真前提下輸出大信號功率。功放有甲類、乙類和甲乙類三種工作狀態(tài)。電路形式有OTL、OCL、BTL功放電路。

5．為了減少輸出變壓器和輸出電容給功放帶來的不便和失真，出現(xiàn)了單電源供電的OTL和雙電源供電的OCL功放電路。

第三篇：三極管基本認識(教案)

【教學內(nèi)容】

晶體三極管教案

本課學習的是“中等職業(yè)教育規(guī)劃教材”電子工業(yè)出版《電子技術(shù)基礎(chǔ)》的第一章第三節(jié)的第一部分內(nèi)容。這節(jié)課內(nèi)容包括三極管的結(jié)構(gòu)，三極管的類型符號、三極管的分類方法和三極管的放大作用?！镜匚缓妥饔谩?/p>

這節(jié)課是在學生學習了半導體、PN結(jié)和二極管之后安排的，也是為今后學習三極管工作原理打下理論基礎(chǔ)。三極管是電子電路中最重要的電子元器件?！窘虒W目標】

1.知識目標：

①、了解三極管的概念、分類、符號。

②、掌握晶體三極管的結(jié)構(gòu)及類型的判斷。③、了解三極管內(nèi)部載流子的運動。④、掌握晶體三極管的電流放大作用。

2.能力目標：

①培養(yǎng)學生分析問題及解決問題的能力。②培養(yǎng)學生的實際動手操作能力。

③激發(fā)學生創(chuàng)新精神和創(chuàng)造思維，以達到知識探索、能力培養(yǎng)、素質(zhì)提高的目的。3．情感目標：

①激發(fā)學生學習這門課程的興趣及熱情,學以致用。

②培養(yǎng)學生事實求是的科學態(tài)度和一絲不茍的嚴謹作為和主動探索的精神 【課堂類型】 精講型（理論基礎(chǔ)課）【教學重/難點】

重點：三極管的結(jié)構(gòu)及類型的判斷，三極管電流的放大條件。難點：晶體三極管的電流放大作用及內(nèi)部載流子的運動。【學生情況分析】

學生基礎(chǔ)相對薄弱，初中剛剛畢業(yè)，且物理學習成績很差?！窘虒W工具】

教材 電子元器件三極管若干個 粉筆 【教學方法】

引導思考法 互動教學法 類比推理法 【課時安排】

二節(jié)課 【教學過程】

一、課前復習

1、PN結(jié)

①提問：什么是PN結(jié)？

答：把P型半導體和N型半導體制作在同一硅片或鍺片上，所形成的交接面。②提問：PN結(jié)具有什么特性？ 答：單向?qū)щ娦?/p>

2、二極管

③提問：二極管與PN結(jié)有什么聯(lián)系？

答：PN結(jié)用外殼材料封裝起來，并加上電極引線就形成了二極管。P區(qū)接陽極，N區(qū)接陰極。

④提問：二極管的導電性是否與PN結(jié)一樣了？ 答：是

二、新課導入

如圖所示是一個擴音器的示意圖：

聲音信號轉(zhuǎn)換為電信號聲音放大電路電信號轉(zhuǎn)換為聲音信號聲音話筒圖 1 擴音器示意圖

揚聲器其中如圖所示：話筒是將聲音信號轉(zhuǎn)換為電信號，經(jīng)放大電路放大后，變成大功率的電信號，推動揚聲器，再將其還原為聲音信號。

放大電路又稱放大器，是指能把微弱的電信號轉(zhuǎn)換為較強的電信號的電子線路。放大器的核心元件（即放大元件）是半導體三極管。

這節(jié)課我們就來學習三極管的基礎(chǔ)知識。

三、新授課

（一）晶體三極管的概念、分類、結(jié)構(gòu)、符號及類型判斷

1、晶體管的概念

在一塊硅片或者鍺片上根據(jù)不同的摻雜方式制造出三個摻雜區(qū)域，并形成兩個PN結(jié)，就構(gòu)成了晶體三極管。晶體三極管中有兩種帶有不同極性電荷的載流子參與導電，故也稱之為雙極性晶體管（BJT）。它主要的功能是電流放大和開關(guān)作用，配合其他元器件還可以構(gòu)成振蕩器

2、晶體管分類

三極管的種類很多。

按功率分有：按半導體所用材料分有：硅管和鍺管 按三極管的導電極性分有：NPN型管和PNP型管 按功率分有：小功率管，中功率管和大功率管； 按頻率分有：低頻管和高頻管； 按用途分有：放大管和開關(guān)管；

按三極管的封裝材料分有:金屬封裝和玻璃封裝等

3、晶體管結(jié)構(gòu)

在一塊極薄的硅或鍺材料的半導體基片上，經(jīng)過特殊的工藝加工，制造出兩個PN結(jié)，這兩塊PN結(jié)將整個半導體基片分為3個區(qū)域：集電區(qū)，基區(qū)和發(fā)射區(qū)。

如圖所示：

C集電極N集電區(qū)B基極P基區(qū)B基極C集電極P集電區(qū)N基區(qū)N發(fā)射區(qū)發(fā)射極ENPN型P發(fā)射區(qū)發(fā)射極EPNP型圖 2 三極管結(jié)構(gòu)(3區(qū)2結(jié))示意圖

其中：基區(qū)相對很薄，集電區(qū)面積很大，發(fā)射區(qū)載流子的摻雜濃度很高。

對應著三個區(qū)分別引出三個電極；即：基極，集電極和發(fā)射極。分別用英文字母B,C和E來表示。

三極管是由兩個PN結(jié)組成的。我們把基極和發(fā)射極之間的PN結(jié)稱作發(fā)射結(jié)，基極和集電極之間的PN結(jié)稱作集電結(jié)。

3、三極管的類型符號

由于半導體材料的不同，按照兩個PN結(jié)的組合方式的不同，可以將三極管分為PNP和NPN兩大類。

其符號如圖所示：

CCBVTBVTEPNP圖 3 三極管符號ENPN

4、三極管的分類

三極管的種類很多。

按功率分有：按半導體所用材料分有：硅管和鍺管 按三極管的導電極性分有：NPN型管和PNP型管 按功率分有：小功率管，中功率管和大功率管； 按頻率分有：低頻管和高頻管； 按用途分有：放大管和開關(guān)管；

按三極管的封裝材料分有:金屬封裝和玻璃封裝等

3.小結(jié)

本節(jié)課作為電子元器件晶體三極管理論基礎(chǔ)課。分別從晶體三極管的結(jié)構(gòu)，符號和分類等三個方面進行了學習。通過動畫演示讓學生們更直觀的了解了三極管的組成結(jié)構(gòu)特點；然后通過讓學生們傳著看電子元器件三極管的實物，使學生們對本課的學習更有收獲。4.知識拓展

三極管的命名方法：

我國生產(chǎn)的晶體管有一套命名規(guī)則，其型號命名由五部分組成。其中：

第一部分用數(shù)字來表示半導體器件的電極的數(shù)目； 第二部分用字母來表示器件的材料和結(jié)構(gòu)及極性； A： PNP型鍺材料 B： NPN型鍺材料 C： PNP型硅材料 D： NPN型硅材料 第三部分用字母來表示功能或類別： U：光電管 K：開關(guān)管

X：低頻小功率管 G：高頻小功率管 D：低頻大功率管 A：高頻大功率管。

另外，3DJ型為場效應管，BT打頭的表示半導體特殊元件。第四部分用數(shù)字來表示器件的序號；第五部分用字母來表示代號。5.作業(yè)布置（2分鐘）

1.畫出三極管的符號

2.說出三極管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)特點 6.課后反思

晶體三極管是我們這本教材的核心元件，它的學習貫穿整個教材的始終。所以有關(guān)三極管的基礎(chǔ)理論知識顯得尤為重要。

第四篇：三極管的伏安特性曲線教案（定稿）

三極管的伏安特性曲線

教學目的：

1、了解三極管的輸入、輸出特性曲線。

2、掌握三極管的輸特性和工作狀態(tài)的判別。教學重點：

1、三級管的輸出特性。

2、三級管的三種工作狀態(tài)的判別。教學難點：三極管的輸出特性和工作狀態(tài)的判別。教學設(shè)想：

1、教法

（1）復習提問：復習前面小燈泡的伏安特性曲線，那么三極管的輸出特性曲線與小燈泡的伏安特性曲線類似嗎？那么三極管的輸入特性曲線又是怎樣的呢？

教學過程：

一、情景創(chuàng)設(shè)，提出問題。提出問題：復習前面小燈泡的伏安特性曲線，那么三極管的輸出特性曲線與小燈泡的伏安特性曲線類似嗎？那么三極管的輸入特性曲線又是怎樣的呢？

二、新課講解：

三極管的伏安特性

以共發(fā)射極接法的電路來講解三極管的輸入輸出特性曲線。

1、輸入特性

（1）觀察輸入特性曲線

說明：ib是輸入電流，Vbe是加在B、E兩極間的輸入電壓。共發(fā)射極三極管輸入特性曲線：在Vce一定時，三極管的輸入電壓Vbe和輸入電流Ib之間的相應數(shù)量關(guān)系。引導學生觀察：

1）Vce=0時，輸入特性曲線I和二極管正向伏安特性曲線很相似。

2）Vce=2V時，輸入特性曲線如圖上曲線II，當Vce=3V、5V時，相應的曲線和Vce=2時的很接近，幾乎是重合的，因此用Vce=2V時的曲線II表示它們。（2）結(jié)論：

Vbe很小時，Ib=0，三極管截止；

Vbe大于某值時（門坎電壓，硅管約0.5v，鍺管約0.2v），三極管中產(chǎn)生Ib，開始導通；

Ib在很大范圍內(nèi)變動，Vbe變化很小，近于常數(shù)，此數(shù)稱為三極管工作時的正向壓降

（硅管約0.7v，鍺管約0.3V）。

因此可以用Vce=2V時的曲線來表示三極管的輸入特性曲線。

2、輸出特性

三極管的輸出特性曲線：在Ib一定時，三極管的輸出電壓Vce和輸出電流Ic之間的相應數(shù)量關(guān)系。

（一個固定的IB對應一條輸出特性曲線，先一條一條的講曲線，然后再講輸出特性線簇，講三種工作區(qū)域）Ic是輸出電流，Vce是輸出電壓。

（主要讓學生知道三個工作區(qū)域及其特點，這是學生第一次接觸這些內(nèi)容，以老師為主教授這些內(nèi)容。讓學生知道三個區(qū)域的特點和在這三種工作狀態(tài)下發(fā)射結(jié)，集電結(jié)怎樣偏置。）（1）放大區(qū)：

1）Ic受Ib控制，Ic=Bib。且

=

2)發(fā)射結(jié)正偏、集電結(jié)反偏 3）NPN Vc>Vb>Ve

PNP Ve>Vb>Ve 三極管工作在這個區(qū)域，放大信號，這就是三極管的放大特性。（2）飽和區(qū)：

1）Ic受Vce的控制，三極管沒有放大作用。2）硅Uces=0.3V 鍺Uces=0.1v。

3）集電極和發(fā)射極相當于短路，集電極和發(fā)射極之間的內(nèi)阻最小。4）發(fā)射結(jié)和集電結(jié)均為正偏。

飽和時，Vce=Vces=0，相當于C、E極間“開關(guān)“被接通（ON）。（3）截止區(qū)：

1）Ib<0的區(qū)域，發(fā)射結(jié)電壓Ube<死區(qū)電壓，Ib=0，Ic=Iceo=0 Vc=Vcc。

2）發(fā)射結(jié)和集電結(jié)均為反偏。

截止時，Ic=Iceo=0，相當于C、E極間“開關(guān)“被關(guān)斷（OFF）。

總結(jié)：三極管三種工作狀態(tài)：

飽和：發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)正偏。截止：發(fā)射結(jié)反偏，集電結(jié)反偏。放大：發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏。

3、三極管三種工作狀態(tài)的判別

運用三極管的三種工作狀態(tài)的發(fā)射結(jié)集電結(jié)偏置特點，來判斷三極管的工作狀態(tài)。講解a圖，教授方法，然后讓學生練習鞏固。

方法：三極管的三種工作狀態(tài)的偏置特點為：放大狀態(tài)——發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏；飽和狀態(tài)——發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)正偏；截止狀態(tài)——發(fā)射結(jié)反偏，集電結(jié)反偏。正偏時三極管的發(fā)射結(jié)電壓為：硅管0.7V，鍺管0.3V（a）PNP型三極管，發(fā)射結(jié)：UEB=VE-VB=3V-2.3V=0.7V 正偏 集電結(jié)：UCB=VC-VB=0V-2.3V

反偏 三極管工作在放大狀態(tài)。硅管。

三、小結(jié)：

1、三極管的輸入特性曲線。

2、三極管的三個工作區(qū)域及其特點。

3、三極管三種工作狀態(tài)的判別。

第五篇：半導體的基本知識教案

電工電子技術(shù)教案

第一章 半導體二極管

§1-1 教學目的：

1、了解半導體導電性及特點。

2、初步掌握PN結(jié)的基本特性及非線性的實質(zhì)。

3、熟悉二極管外形和電路符號，伏安特性和主要參數(shù)。

4、了解特殊功能的二極管及應用。

半導體的基本知識

教學重點、難點：

教學重點：1）半導體導電性及特點。

2）PN結(jié)的基本特性及非線性的實質(zhì)

3）二極管外形和電路符號，伏安特性和主要參數(shù)。

教學難點：二極管外形和電路符號，伏安特性和主要參數(shù)

一、半導體的基本概念

人們按照物質(zhì)導電性能，通常將各種材料分為導體、絕緣體和半導體三大類。導電性能良好的物質(zhì)稱為導體，例如金、銀、銅、鋁等金屬材料。另一類是幾乎不導電的物質(zhì)稱為絕緣體，例如陶瓷、橡膠、塑料等材料。再一類是導電性能介于導體與絕緣體之間的物質(zhì)稱為半導體，例如硅(Si)、鍺(Ge)、砷化鎵等都是半導體。

純凈半導體也叫本征半導體，這種半導體只含有一種原子，且原子按一定規(guī)律整齊排列。如常用半導體材料硅（Si）和鍺（Ge）。在常溫下，其導電能力很弱；在環(huán)境溫度升高或有光照時，其導電能力隨之增強。

常常在本征半導體中摻入雜質(zhì)，其目的不單純是為了提高半導體的導電能力，而是想通過控制雜質(zhì)摻入量的多少，來控制半導體的導電能力的強弱。

在硅本征半導體中，摻入微量的五價元素(磷或砷)，就形成N型半導體。在硅本征半導體中，摻入微量的三價元素(銦或硼)，就形成P型半導體。

二、PN結(jié)及單向?qū)щ娦?/p>

1、當把一塊P型半導體和一塊N型半導體用特殊工藝緊密結(jié)合時，在二者的交界面上會形成一個具有特殊現(xiàn)象的薄 1

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層，這個薄層被稱為PN結(jié)。

2、PN結(jié)的單向?qū)щ娦?/p>

1）PN結(jié)加正向電壓――正向?qū)?/p>

正極接Ｐ區(qū)，負極接Ｎ區(qū)，稱“正向偏置”或正偏。２）PN結(jié)加反向電壓――反向截止

電源負極接Ｐ區(qū)，正極接Ｎ區(qū)，稱“反向電壓”或反偏。

ＰＮ結(jié)加正向電壓導通，加反向電壓截止，即ＰＮ結(jié)的――單向?qū)щ娦?/p>

§1-２ 一、二極管的結(jié)構(gòu)、符號和分類 1.二極管的結(jié)構(gòu)、符號

半導體二極管

晶體二極管是由一個PN結(jié)構(gòu)成的，從P區(qū)引出的電極為二極管正極，N區(qū)引出的電極為二極管負極，用管殼封裝起來即成二極管。

二極管的符號用Ｖ表示

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２、二極管的分類

講述書本上的表１－２ 二極管的命名方法

由五部分組成，見書本Ｐ４講解

我國半導體器件的型號是按照它的材料、性能、類別來命名的，一般半導體器件的型號由五部分組成。

第一部分——用阿拉伯數(shù)字表示器件的電極數(shù)目； 第二部分——用漢語拼音字母表示器件的材料和極性； 第三部分——用漢語拼音字母表示器件的類型； 第四部分——用阿拉伯數(shù)字表示器件序號； 第五部分——用漢語拼音字母表示規(guī)格號。二、二極管的伏安特性(1)正向特性（圖中OAB段）

① 當二極管兩端所加的正向電壓由零開始增大時，在正向電壓比較小的范圍內(nèi)，正向電流很小，二極管呈現(xiàn)很大的電阻，如圖中OA段，通常把這個范圍稱為死區(qū)，相應的電壓叫死區(qū)電壓。硅二極管的死區(qū)電壓為0.5V左右，鍺二極管的死區(qū)電壓約為0.1～0.2V。

② 外加電壓超過死區(qū)電壓以后，二極管呈現(xiàn)很小的電阻，正向電流ID迅速增加，這時二極管處于正向?qū)顟B(tài)，如圖中AB段為導通區(qū)，此時管子兩端電壓降變化不大，該電壓值稱為正向壓降(或管壓降)，常溫下硅管約為0.6～0.7V，鍺管約為0.2～0.3V。

(2)反向特性（圖中OCD段）

① 當給二極管加反向電壓時，所形成的反向電流是很小的，而且在很大范圍內(nèi)基本不

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隨反向電壓的變化而變化，即保持恒定。如曲線OC段稱為反向截止區(qū)，此處的IR稱為反向飽和電流。

② 當反向電壓大到一定數(shù)值UBR時，反向電流會急劇增大，如圖中CD段，這種現(xiàn)象稱為反向擊穿，相應的電壓叫反向擊穿電壓。正常使用二極管時（穩(wěn)壓二極管除外），是不允許出現(xiàn)這種現(xiàn)象的，因為擊穿后電流過大將會使管子損壞。三、二極管的主要參數(shù)

選擇二極管時主要考慮以下三個參數(shù)；最大整流電流、最高反向工作電壓、反向電流。

1、最大整流電流IFM 是二極管允許通過的最大正向工作電流的平均值。如實際工作時的正向電流平均值超過此值，二極管內(nèi)的PN結(jié)可能會過分發(fā)熱而損壞。

2、最高反向工作電壓URM 是二極管允許承受的反向工作電壓的峰值。為了留有余量，通常標定的最高反向工作電壓是反向擊穿電壓的一半或三分之一。

3、反向漏電流IR 是在規(guī)定的反向電壓和環(huán)境溫度下測得的二極管反向電流值。這個電流值越小，二極管單向?qū)щ娦阅茉胶谩?/p>

硅是非金屬，其反向漏電流較小，在納安數(shù)量級，而鍺是金屬，其反向漏電流較大，在微安數(shù)量級。講述書上例題１－１ 四、二極管的識別與檢測 １、識別

可根據(jù)其外部標志來識別管腳極性 ２、二極管的檢測

用指針式萬用表判別二極管的極性和好壞。如圖5.5所示，將萬用表拔至電阻檔的R×100Ω或R×1KΩ檔。此時，萬用表的紅表筆接的是表內(nèi)電池的負極，黑表筆接的是表內(nèi)電池的正極。具體的測量方法是：將萬用表的紅、黑筆分

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別接在二極管的兩端，測量此時的電阻值。正常時，圖（a）測得的正向電阻比較?。◣譑Ω以下）；圖（b）測得的反向電阻比較大（幾百KΩ）。測得電阻值小的那一次，黑表筆接的是二極管的正極。

如果測得二極管的正、反向電阻都很小，甚至于為零，表明管子內(nèi)部已短路。如果測得二極管的正、反向電阻都很大，則表明管子內(nèi)部已斷路。

五、其他二極管 1.發(fā)光二極管

發(fā)光二極管(簡稱LED)的PN結(jié)工作在正向偏置狀態(tài)。它是利用電信號變成光信號的一種半導體器件，它具有功耗低、體積小、工作可靠等特點。2.光敏二極管

光敏二極管又稱光電二極管，其PN結(jié)工作在反向偏置狀態(tài)。目前使用最多的是硅（Si）光電二極管。

3、變?nèi)荻O管

變?nèi)荻O管的特性曲線及符號

工作原理

應用

變?nèi)荻O管的結(jié)電容主要由耗盡層引起。耗盡層內(nèi)無載流子，相當于平行板電容器兩個極板間的介質(zhì)，當PN結(jié)的面積一定時，結(jié)電容Cj與耗盡層的寬度成反比；當外加反向電壓減小時，耗盡層變窄，Cj增大，反之,Cj減小。所以，變?nèi)荻O管相當于用電壓來控制容量的可變電容，即壓控電容。

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課堂小結(jié)：

1.半導體中有兩種載流子：電子和空穴。半導體的導電性是靠本征激發(fā)產(chǎn)生的電子--空穴對來實現(xiàn)的。常溫下導電性很弱，但是它具有熱敏特性、光照特性和摻雜特性，因而被廣泛應用。

2.雜質(zhì)半導體有兩類：N型半導體和P型半導體，N型半導體中電子是多數(shù)載流子，空穴是少子；P型半導體中空穴是多數(shù)載流子，電子是少子。PN結(jié)的基本特性是單向?qū)щ娦浴?/p>

3.二極管是由一個PN結(jié)組成，所以具有單向?qū)щ娦?。二極管的伏安特性是非線性的，故稱它是非線性器件。二極管的門坎電壓（也稱死區(qū)電壓），硅管約0.5V，鍺管約0.2V；正向壓降硅管約0.7V，鍺管約0.3V。

4.特殊二極管主要有穩(wěn)壓二極管、變?nèi)荻O管、發(fā)光二極管、光電二極管等。穩(wěn)壓二極管是利用它的反向擊穿時電壓基本恒定不變，電流變化很大的特性，來實現(xiàn)穩(wěn)壓的。變?nèi)荻O管是利用PN結(jié)電容隨反向電壓變化而變化來實現(xiàn)變?nèi)莸?多用于調(diào)諧電路選取信號。發(fā)光二極管功能是將電信號轉(zhuǎn)換為光信號。而光電二極管則是將光信號轉(zhuǎn)換為電信號。作業(yè)：習題冊第1、2、3、4、5頁。