第五章技校汽修班电工电子教案_机械制造-汽车维修.pdf
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1、 教学设计首页 教案序号:NO.1 系部 电气工程系 授课教师 付胜利 教研室 教研一室 授课学时 2 审批人 及时间 授课班级 02-3汽修班 1 班 时间 课题名称 5-1 晶体三极管(1)教 学 目 的 与 要 求 知识目标:、了解三极管的概念、分类、符号。、掌握晶体三极管的结构及类型的判断。、三极管的主要参数。、掌握晶体三极管的电流放大作用。能力目标:培养学生分析问题及解决问题的能力。培养学生的实际动手操作能力。激发学生创新精神和创造思维,以达到知识探索、能力培养、素质提高的目的 德育目标:激发学生学习这门课程的兴趣及热情,学以致用。培养学生事实求是的科学态度和一丝不苟的严谨作为和主动
2、探索的精神 教 学 重 点 三极管的结构及类型判断三极管电流的放大条件。教 学 难 点 晶体三极管的电流放大作用及内部载流子的运动。教 学 准 备 挂图视频 教学方法 讲授法 组织教学:查出勤,强调课堂纪律。准备多媒体教学设备和资料。知识回顾 1、PN结 提问:什么是 PN结?答:把 P型半导体和 N型半导体制作在同一硅片或锗片上,所形成的交接面。提问:PN结具有什么特性?答:单向导电性 2、二极管 提问:二极管与 PN结有什么联系?答:PN结用外壳材料封装起来,并加上电极引线就形成了二极管。P区接阳极,N区接阴极。提问:二极管的导电性是否与 PN结一样了?答:是 新课导入 如图所示是一个扩音
3、器的示意图:放大电路声音信号转换为电信号电信号转换为声音信号扬声器声音话筒声音图 1 扩音器示意图 其中如图所示:话筒是将声音信号转换为电信号,经放大电路放大后,变成大功率的电信号,推动扬声器,再将其还原为声音信号。放大电路又称放大器,是指能把微弱的电信号转换为较强的电信号的电子线路。放大器的核心元件(即放大元件)是半导体三极管。这节课我们就来学习三极管的基础知识。教研一室授课教师授课学时汽修班班授课班级时间付胜利晶体三极管知识目标了解三极管的概念分类符号掌握晶体三极管的结构及类型的判断三极管的主要参数掌握晶体三极管的电流放大作用能力目标培养学生分析问题及解决问题目标激发学生学习这门课程的兴趣
4、及热情学以致用培养学生事实求是的科学度和一丝不苟的严谨作为和主动探索的精神三极管的结构及类型判断三极管电流的放大条件晶体三极管的电流放大作用及内部载流子的运动挂图视频教学方导体制作在同一硅片或锗片上所形成的交接面提问结具有什么特性答单向导电性二极管提问二极管与结有什么联系答结用外壳材料封装起来并加上电极引线就形成了二极管区接阳极区接阴极提问二极管的导电性是否与结一样了答是讲授新课 一、晶体三极管的概念、分类、结构、符号及类型判断 1、晶体管的概念 在一块硅片或者锗片上根据不同的掺杂方式制造出三个掺杂区域,并形成两个 PN结,就构成了晶体三极管。晶体三极管中有两种带有不同极性电荷的载流子参与导电
5、,故也称之为双极性晶体管(BJT)。它主要的功能是电流放大和开关作用,配合其他元器件还可以构成振荡器 2、晶体管分类 三极管的种类很多。按功率分有:按半导体所用材料分有:硅管和锗管 按三极管的导电极性分有: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;按频率分有:低频管和高频管;按用途分有:放大管和开关管;按三极管的封装材料分有:金属封装和玻璃封装等 3、晶体管结构 在一块极薄的硅或锗材料的半导体基片上,经过特殊的工艺加工,制造出两个 PN 结,这两块 PN 结将整个半导体基片分为 3 个区域:集电区,基区和发射区。其中:基区相对很薄,集电区面积很大,发射区载流子的掺
6、杂浓度很高。对应着三个区分别引出三个电极;即:基极,集电极和发射极。分别用英文字母 B,C 和 E来表示。三极管是由两个 PN 结组成的。我们把基极和发射极之间的 PN 结称作发射结,基极和集电极之间的 PN 结称作集电结。教研一室授课教师授课学时汽修班班授课班级时间付胜利晶体三极管知识目标了解三极管的概念分类符号掌握晶体三极管的结构及类型的判断三极管的主要参数掌握晶体三极管的电流放大作用能力目标培养学生分析问题及解决问题目标激发学生学习这门课程的兴趣及热情学以致用培养学生事实求是的科学度和一丝不苟的严谨作为和主动探索的精神三极管的结构及类型判断三极管电流的放大条件晶体三极管的电流放大作用及内
7、部载流子的运动挂图视频教学方导体制作在同一硅片或锗片上所形成的交接面提问结具有什么特性答单向导电性二极管提问二极管与结有什么联系答结用外壳材料封装起来并加上电极引线就形成了二极管区接阳极区接阴极提问二极管的导电性是否与结一样了答是 CEB集电区基区发射区NPNNPN型图 2 三极管结构(3 区 2 结)示意图集电极发射极基极CEB集电区基区发射区PNPPNP型集电极发射极基极 3、三极管的类型符号 由于半导体材料的不同,按照两个 PN 结的组合方式的不同,可以将三极管分为 PNP 和 NPN 两大类。其符号如图所示:PNPNPNECBECBVTVT图 3 三极管符号 4、三极管的分类 三极管的
8、种类很多。按功率分有:按半导体所用材料分有:硅管和锗管 按三极管的导电极性分有: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;教研一室授课教师授课学时汽修班班授课班级时间付胜利晶体三极管知识目标了解三极管的概念分类符号掌握晶体三极管的结构及类型的判断三极管的主要参数掌握晶体三极管的电流放大作用能力目标培养学生分析问题及解决问题目标激发学生学习这门课程的兴趣及热情学以致用培养学生事实求是的科学度和一丝不苟的严谨作为和主动探索的精神三极管的结构及类型判断三极管电流的放大条件晶体三极管的电流放大作用及内部载流子的运动挂图视频教学方导体制作在同一硅片或锗片上所形成的交接面提问
9、结具有什么特性答单向导电性二极管提问二极管与结有什么联系答结用外壳材料封装起来并加上电极引线就形成了二极管区接阳极区接阴极提问二极管的导电性是否与结一样了答是按频率分有:低频管和高频管;按用途分有:放大管和开关管;按三极管的封装材料分有:金属封装和玻璃封装等 二、晶体三极管的主要参数 1.电流放大系数 电流放大系数的大小反映了三极管放大能力的能力。为集电极电流变化量与基极电流变化量之比。集电极电流变化量IC 和基极电流变化量IB 的比值,叫做三极管交流放大系数,用表示,即=IC /IB 2.极间反向电流(1)ICBO 为发射极开路时,集电极基极间的反向电流,称为集电极反向饱和电流。(2)ICE
10、O 为基极开路时,集电极发射极间的反向电流,称为集电极穿透电流。穿透电流是指晶体管基极开路时,集电极到发射极间的反向截止电流。符号为Iceo,称作三极管的穿透电流.晶体三极管的穿透电流的大小随温度的升高而升高.通过测试 Iceo 的大小,就可以判断出三极管质量好坏。Iceo 大的管子电流损耗大,温度易升高,工作不稳定。Iceo 越小越好。在常温下,小功率硅管在几微安以下。由于少数载流子受外界温度影响,温度升高穿透电流迅速增大,晶体管的稳定性越差,噪声系数及功耗也越大。当制作高稳定电路时,必须选用穿透电流小的晶体管。穿透电流是不可控制的电流,它增加了功率损耗,在温度变化时它也变化,这个变化的电流
11、送到负载就产生了随温度变化的噪声。穿透电流也叫 集电极-发射极间反向饱和电流 I ceo,表示基极开路,集电极-发射极间加上一定反向电压时的集电极电流。由于这个电流穿过基区流至发射区,所以又叫穿透电流。3、集电极最大允许电流 4、击穿电压 反向击穿电压。U(BR)CEO 指基极开路时,集电极发射极间的 反向击穿电压。U(BR)CEO U(BR)CBO。教研一室授课教师授课学时汽修班班授课班级时间付胜利晶体三极管知识目标了解三极管的概念分类符号掌握晶体三极管的结构及类型的判断三极管的主要参数掌握晶体三极管的电流放大作用能力目标培养学生分析问题及解决问题目标激发学生学习这门课程的兴趣及热情学以致用
12、培养学生事实求是的科学度和一丝不苟的严谨作为和主动探索的精神三极管的结构及类型判断三极管电流的放大条件晶体三极管的电流放大作用及内部载流子的运动挂图视频教学方导体制作在同一硅片或锗片上所形成的交接面提问结具有什么特性答单向导电性二极管提问二极管与结有什么联系答结用外壳材料封装起来并加上电极引线就形成了二极管区接阳极区接阴极提问二极管的导电性是否与结一样了答是U(BR)EBO 指集电极开路时,发射极基极间的 反向击穿电压。普通晶体管该电压值比较小,只有几伏。5 集电极最大允许耗散功率 请同学在视频中找到最大集电极功耗线。说明其意义。课堂小结 本节课作为电子元器件晶体三极管理论基础课。分别从晶体三
13、极管的结构,符号和分类等三个方面进行了学习。通过动画演示让学生们更直观的了解了三极管的组成结构特点;然后通过让学生们传着看电子元器件三极管的实物,使学生们对本课的学习更有收获。知识拓展 三极管的命名方法:我国生产的晶体管有一套命名规则,其型号命名由五部分组成。其中:第一部分用数字来表示半导体器件的电极的数目;第二部分用字母来表示器件的材料和结构及极性;A:PNP 型锗材料 B:NPN 型锗材料 C:PNP 型硅材料 D:NPN 型硅材料 第三部分用字母来表示功能或类别:U:光电管 K:开关管 X:低频小功率管 G:高频小功率管 D:低频大功率管 A:高频大功率管。另外,3DJ 型为场效应管,B
14、T 打头的表示半导体特殊元件。第四部分用数字来表示器件的序号;第五部分用字母来表示代号。5.作业布置 教研一室授课教师授课学时汽修班班授课班级时间付胜利晶体三极管知识目标了解三极管的概念分类符号掌握晶体三极管的结构及类型的判断三极管的主要参数掌握晶体三极管的电流放大作用能力目标培养学生分析问题及解决问题目标激发学生学习这门课程的兴趣及热情学以致用培养学生事实求是的科学度和一丝不苟的严谨作为和主动探索的精神三极管的结构及类型判断三极管电流的放大条件晶体三极管的电流放大作用及内部载流子的运动挂图视频教学方导体制作在同一硅片或锗片上所形成的交接面提问结具有什么特性答单向导电性二极管提问二极管与结有什
15、么联系答结用外壳材料封装起来并加上电极引线就形成了二极管区接阳极区接阴极提问二极管的导电性是否与结一样了答是1.画出三极管的符号 2.说出三极管的内部结构特点 习题册 5.1 6.课后反思 各区参杂浓度、多数载流子的不同要讲清。发射区是发射电子的,集电极要收集电子,指 NPN 管子。那几个参数要讲清。教学设计首页 教研一室授课教师授课学时汽修班班授课班级时间付胜利晶体三极管知识目标了解三极管的概念分类符号掌握晶体三极管的结构及类型的判断三极管的主要参数掌握晶体三极管的电流放大作用能力目标培养学生分析问题及解决问题目标激发学生学习这门课程的兴趣及热情学以致用培养学生事实求是的科学度和一丝不苟的严
16、谨作为和主动探索的精神三极管的结构及类型判断三极管电流的放大条件晶体三极管的电流放大作用及内部载流子的运动挂图视频教学方导体制作在同一硅片或锗片上所形成的交接面提问结具有什么特性答单向导电性二极管提问二极管与结有什么联系答结用外壳材料封装起来并加上电极引线就形成了二极管区接阳极区接阴极提问二极管的导电性是否与结一样了答是教案序号:NO.2 组织教学:查出勤,强调课堂纪律。准备多媒体教学设备和资料。系部 电气工程系 授课教师 付胜利 教研室 教研一室 授课学时 2 审批人 及时间 授课班级 12-3汽修 1班 授课时间 课题名称 5-1 晶体三极管(2)教 学 目 的 与 要 求 知识目标:1、
17、掌握三极管的电流放大作用;2、掌握三极管的特性曲线,并能判断三极管的工作状态。能力目标:培养学生实践操作能力和逻辑分析能力;德育目标:培养学生参与、合作意识,激发学生兴趣。教 学 重 点 三极管的特性分析 教 学 难 点 三极管的特性分析 教 学 准 备 挂图视频 教学方法 启发式讲解 提问、分组讨论 学生总结 课堂训练 教研一室授课教师授课学时汽修班班授课班级时间付胜利晶体三极管知识目标了解三极管的概念分类符号掌握晶体三极管的结构及类型的判断三极管的主要参数掌握晶体三极管的电流放大作用能力目标培养学生分析问题及解决问题目标激发学生学习这门课程的兴趣及热情学以致用培养学生事实求是的科学度和一丝
18、不苟的严谨作为和主动探索的精神三极管的结构及类型判断三极管电流的放大条件晶体三极管的电流放大作用及内部载流子的运动挂图视频教学方导体制作在同一硅片或锗片上所形成的交接面提问结具有什么特性答单向导电性二极管提问二极管与结有什么联系答结用外壳材料封装起来并加上电极引线就形成了二极管区接阳极区接阴极提问二极管的导电性是否与结一样了答是知识回顾:三极管的结构、符号和分类三级管主要参数 导入新课:如何使三极管处于放大状态呢?三极管放大的条件 三极管实现放大作用的外部条件是发射结正向偏置,集电结反向偏置。:2.电流分配与放大(1)三极管各极之间的电流分配关系 IE=IC+IB 且 IEIC RbUBBIE
19、IBICUCCRc(a)VRbUBBIEIBICUCCRc(b)VmAAbceV(NPN)mAUBBIEIBICUCCRbRcRP教研一室授课教师授课学时汽修班班授课班级时间付胜利晶体三极管知识目标了解三极管的概念分类符号掌握晶体三极管的结构及类型的判断三极管的主要参数掌握晶体三极管的电流放大作用能力目标培养学生分析问题及解决问题目标激发学生学习这门课程的兴趣及热情学以致用培养学生事实求是的科学度和一丝不苟的严谨作为和主动探索的精神三极管的结构及类型判断三极管电流的放大条件晶体三极管的电流放大作用及内部载流子的运动挂图视频教学方导体制作在同一硅片或锗片上所形成的交接面提问结具有什么特性答单向导
20、电性二极管提问二极管与结有什么联系答结用外壳材料封装起来并加上电极引线就形成了二极管区接阳极区接阴极提问二极管的导电性是否与结一样了答是(2)三极管直流电流放大系数 基极电流 I B 增大时,集电极电流 I C 也随之增大。将I C 与 I B 的比值叫做三极管的 直流电流放大系数,用示,I C=I B 它体现了三极管的电流放大能力。(3)三极管交流放大系数 当 I B 有微小变化时,I C 即有较大的变化。例如,当I B 由 10A 变到 20A 时,集电极电流 I C 则由1.04m 变为 2.03m A。这时基极电流 I B 的变化量为:I B=0.02-0.01=0.01m A 而集电
21、极电流的变化量为:I C=2.03-1.04=0.99 m A 这种用基极电流的微小变化来使集电极电流作较大变化的控制作用,就叫做三极管的电流放大作用。我们把集电极电流变化量 I C 和基极电流变化量 I B 的比值,叫做 三极管交流放大系数,用表示,即=I C /I B 三极管的输入特性与输出特性 1.输入特性曲线 三极管的输入特性曲线表示 iB 与 u B E 的关系,如图 250204060801000.20.40.60.8uBE/ViB/AuCE0uCE1 V(a)教研一室授课教师授课学时汽修班班授课班级时间付胜利晶体三极管知识目标了解三极管的概念分类符号掌握晶体三极管的结构及类型的判
22、断三极管的主要参数掌握晶体三极管的电流放大作用能力目标培养学生分析问题及解决问题目标激发学生学习这门课程的兴趣及热情学以致用培养学生事实求是的科学度和一丝不苟的严谨作为和主动探索的精神三极管的结构及类型判断三极管电流的放大条件晶体三极管的电流放大作用及内部载流子的运动挂图视频教学方导体制作在同一硅片或锗片上所形成的交接面提问结具有什么特性答单向导电性二极管提问二极管与结有什么联系答结用外壳材料封装起来并加上电极引线就形成了二极管区接阳极区接阴极提问二极管的导电性是否与结一样了答是1)当 u C E 时 从输入端看进去,相当于两个结并联且正向偏置,此时的特性曲线类似于二极管的正向伏安特性曲线。2
23、)当 u C E 1时 从图中可见,u C E 的曲线比 u C E V 时的曲线稍向右移。2.输出特性曲线 输出特性曲线如图示,该曲线是指当 iB 一定时,输出回路中的 iC 与 u C E 之间的关系 曲线。固定一个 iB 值,可得到一条输出特性曲线,改变 iB值,可得到一族输出特性曲线。在输出特性曲线上可划分三个区:放大区、截止区、饱和区。(1)、截 止 区:三极管工作在截止状态,当发射结电压 Ube 小于 0.60.7V 的导通电压,发射结没有导通集电结处于反向偏置,没有放大作用。(2)、放大区:三极管的发射极加正向电压,集电极加反向电压导通后,Ib 控制 Ic,Ic 与 Ib 近似于
24、线性关系,在基极加上一个小信号电流,引起集电极大的信号电流输出。(3)、饱和区:当三极管的集电结电流 IC 增大到一定程度时,再增大Ib,Ic 也不会增大,超出了放大区,进入了饱和区。饱和时,Ic 最大,集电极和发射之间的内阻最小,电压 Uce 只有 0.1V0.3V,Uce1V 以后,三极管的 iC 与 iB 成正比而与 uCE 关系不大。所以输出特性曲线几乎与横轴平行,当 iB 一定时,iC 的值基本不随 uCE 变化,具有恒流特性。这个区域的工作特点是发射结正向偏置,集电结反向偏置,iCiB。在这一区域的三极管具有放大作用,故称为放大区。2)截止区:当 iB=0 时,iC=ICEO,穿透
25、电流CEO 很小,输出特性曲线是一条几乎与横轴重合的直线。3)饱和区:当 uCEuBE 时,iC 与 iB 不成比例,iC 随 uCE 的增大而迅速上升,这一区域称为饱和区,uCE=uBE 称为临界饱和。放大电路中三极管的三种连接方法(a)共发射极电路;(b)共集电极电路;(c)共基极电路 教研一室授课教师授课学时汽修班班授课班级时间付胜利晶体三极管知识目标了解三极管的概念分类符号掌握晶体三极管的结构及类型的判断三极管的主要参数掌握晶体三极管的电流放大作用能力目标培养学生分析问题及解决问题目标激发学生学习这门课程的兴趣及热情学以致用培养学生事实求是的科学度和一丝不苟的严谨作为和主动探索的精神三
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