半導(dǎo)體三極管設(shè)計(jì)

1、半導(dǎo)體三極管教案設(shè)計(jì)邯鄲市涉縣職業(yè)技術(shù)教育中心 張曉剛課 題半導(dǎo)體三極管課 時(shí)4上課日期2009-7-23授課教師河北省邯鄲市涉縣職業(yè)技術(shù)教育中心 機(jī)電教研室 張曉剛課堂類型理論基礎(chǔ)課教學(xué)方法講授法教學(xué)工具電子技術(shù)基礎(chǔ) 多媒體課件 電子元器件三極管及放大電路教學(xué)要求1、通過教學(xué)使學(xué)生能夠掌握三極管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。2、通過課堂知識(shí)拓展，了解三極管的命名方法。3、通過課堂教學(xué)，能畫出三極管的等效電路。教學(xué)目的1知識(shí)目標(biāo)：理解三極管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。2、能力訓(xùn)練：培養(yǎng)學(xué)生觀察、分析等邏輯思維能力和實(shí)際操作技能；3、素質(zhì)培養(yǎng)：培養(yǎng)學(xué)生參與、合作意識(shí)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和樂于探究的精神。主要內(nèi)容1、半導(dǎo)體三極管

2、的結(jié)構(gòu)及工作原理.2、半導(dǎo)體三極管放大電路的三種基本組態(tài)3、從半導(dǎo)體三極管的結(jié)構(gòu)及工作原理入手，重點(diǎn)介紹半導(dǎo)體三極管內(nèi)部載流子的輸運(yùn)過程、電流分配關(guān)系；半導(dǎo)體三極管的特性曲線半導(dǎo)體三極管的特性曲線和主要參數(shù)教學(xué)重點(diǎn)（了解）知道三極管的分類方法、學(xué)會(huì)畫三極管的符號(hào)（掌握）半導(dǎo)體三極管的結(jié)構(gòu)及工作原理半導(dǎo)體三極管內(nèi)部載流子的輸運(yùn)過程、電流分配關(guān)系；（難點(diǎn)）半導(dǎo)體三極管的特性曲線課后記本節(jié)課主要使學(xué)生能夠認(rèn)識(shí)三極管并掌握其內(nèi)部結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，能夠熟練畫出三極管的圖形符號(hào)及其等效電路圖；我們首先討論半導(dǎo)體三極管的結(jié)構(gòu)、工作原理、特性曲線和主要參數(shù)。隨后著重討論半導(dǎo)體三極管放大電路的三種組態(tài)，即共發(fā)射極、共集

3、電極和共基極三種放大電路。 教學(xué)過程及內(nèi)容教法提示第一課時(shí) 半導(dǎo)體三極管基本知識(shí)一、導(dǎo)入部分：（約5分鐘）1、導(dǎo)入如圖所示是一個(gè)擴(kuò)音器的示意圖：其中：話筒是將聲音信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，經(jīng)放大電路放大后，變成大功率的電信號(hào)，推動(dòng)揚(yáng)聲器，再將其還原為聲音信號(hào)。放大電路又稱放大器，是指能把微弱的電信號(hào)轉(zhuǎn)換為較強(qiáng)的電信號(hào)的電子線路。放大器的核心元件（即放大元件）是半導(dǎo)體三極管。這節(jié)課我們就來學(xué)習(xí)三極管的基礎(chǔ)知識(shí)。二、新課教學(xué)（約25分鐘）半導(dǎo)體三極管也稱晶體三極管，是電子電路中最重要的電子元器件之一。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。1.三極管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)在一塊極薄的硅或鍺材

4、料的半導(dǎo)體基片上，經(jīng)過特殊的工藝加工，制造出兩個(gè)PN結(jié)，這兩個(gè)PN結(jié)將整個(gè)半導(dǎo)體基片分為3個(gè)區(qū)域：集電區(qū)，基區(qū)和發(fā)射區(qū)。 如圖所示：其中：基區(qū)相對(duì)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(duì)應(yīng)著三個(gè)區(qū)分別引出三個(gè)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(gè)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)。2.三極管的符號(hào)半導(dǎo)體三極管的文字符號(hào)是：VT.由于半導(dǎo)體材料的不同，按照兩個(gè)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。三極管的符號(hào)，有一個(gè)帶箭頭的電極是發(fā)射極。其中：箭頭朝外的是NPN型三

5、極管，箭頭朝內(nèi)的是PNP型。實(shí)際上箭頭所指的方向就是電流的方向。其圖形符號(hào)如圖所示：3.三極管的分類三極管的種類很多，并且不同型號(hào)各有不同的用途。三極管大都是塑料封裝或金屬封裝，大的很大，小的很小。按半導(dǎo)體所用材料分有：硅管和鍺管。按三極管的導(dǎo)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 2、課件展示：（約6分鐘） 運(yùn)用動(dòng)畫課件把三極管的結(jié)構(gòu)演示出來。將抽象的概念具體化，此法直觀、形象。圍繞問題提醒學(xué)生注意PN結(jié)和電極數(shù)目的變化，觀察三極管的結(jié)構(gòu)圖，結(jié)合文字介紹。

6、通過看課件學(xué)生能回答但不一定能理解，抓住學(xué)生心理，不理解先建立起概念。三、課后作業(yè)請(qǐng)同學(xué)們結(jié)合本節(jié)課所學(xué)知識(shí)用兩只二極管畫三極管的等效電路圖。 附：板書設(shè)計(jì)主板書副板書導(dǎo)入新課（約5分鐘）新授課：（約25分鐘）1.三極管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)2.三極管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)3.三極管的分類 1.課前提問（約10分鐘） 2.課堂小結(jié)（約5分鐘） 第二課時(shí) 半導(dǎo)體三極管電流分配與放大原理一、課前提問（約10分鐘） 1.請(qǐng)舉例說出三極管在實(shí)際生活中的應(yīng)用？ 2.請(qǐng)說出三極管的內(nèi)部機(jī)構(gòu)原理？二、新課教學(xué)（約30分鐘）三極管的放大作用是在一定的外部條件控制下，通過載流子傳輸體現(xiàn)出來的。外部條件：發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏。1. 內(nèi)

7、部載流子的傳輸過程發(fā)射區(qū)：發(fā)射載流子；集電區(qū)：收集載流子；基區(qū)：傳送和控制載流子（以NPN為例） 圖 4 載流子的傳輸過程以上看出，三極管內(nèi)有兩種載流子(自由電子和空穴)參與導(dǎo)電，故稱為雙極型三極管，或BJT (Bipolar Junction Transistor)。2. 電流分配關(guān)系Ie=Ib+Ic3. 三極管的三種組態(tài)共發(fā)射極接法，發(fā)射極作為公共電極，用CE表示。共基極接法，基極作為公共電極，用CB表示。共集電極接法，集電極作為公共電極，用CC表示。4. 放大作用三極管的放大作用，主要是依靠它的發(fā)射極電流能夠通過基區(qū)傳輸，然后到達(dá)集電極而實(shí)現(xiàn)的。實(shí)現(xiàn)這一傳輸過程的兩個(gè)條件是：（1）內(nèi)部條

8、件：發(fā)射區(qū)雜質(zhì)濃度遠(yuǎn)大于基區(qū)雜質(zhì)濃度，且基區(qū)很薄。（2）外部條件：發(fā)射結(jié)正向偏置，集電結(jié)反向偏置。三、課后小結(jié)：（約5分鐘） 通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)，同學(xué)們要明確：三極管的放大原理是：以小控大，而不是能量的放大。即：以基極電流的微小變控制集電極電流的較大變化。四、課后作業(yè) 1.請(qǐng)畫出三極管的三種組態(tài)圖。2.請(qǐng)同學(xué)們用自己的話復(fù)述三極管的內(nèi)部載流子的傳輸過程。 附：板書設(shè)計(jì)主板書副板書新授課：（約30分鐘）1. 內(nèi)部載流子的傳輸過程2. 電流分配關(guān)系3. 三極管的三種組態(tài)4. 放大作用 1.課前提問（約10分鐘） 2.課堂小結(jié)（約5分鐘）第三學(xué)時(shí) 半導(dǎo)體三極管輸入,輸出的特性曲線一、課前提問（約10分

9、鐘） 1.請(qǐng)說出三極管的內(nèi)部電流分配關(guān)系？ 2.請(qǐng)說出三極管的電流放大原理？二、新課教學(xué)（約30分鐘）1. 輸入特性曲線(1) 當(dāng) 時(shí)vCE = 0VvCE ³ 1V，相當(dāng)于發(fā)射結(jié)的正向伏安特性曲線。圖 5 三極管的輸入特性曲線(2) 當(dāng) 時(shí)， ，集電結(jié)已進(jìn)入反偏狀態(tài)，開始收集電子，基區(qū)復(fù)合減少，同樣的 下， 減小，特性曲線右移。(3) 輸入特性曲線的三個(gè)部分：死區(qū)；非線性區(qū)；線性區(qū)2. 輸出特性曲線圖 6 三極管的輸出特性曲線其輸出特性曲線滿足下面公式：其中：放大區(qū)：iC平行于vCE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。截止區(qū)：iC接近零的區(qū)域，相當(dāng)iB=0的曲

10、線的下方。此時(shí)，vBE小于死區(qū)電壓，集電結(jié)反偏。飽和區(qū)：iC明顯受vCE控制的區(qū)域，該區(qū)域內(nèi)，一般vCE0.7V(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。三、課堂小結(jié)：（約5分鐘）通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)，同學(xué)們能夠掌握三極管的輸入和輸出特性曲線圖的畫法，并能利用本節(jié)課的知識(shí)總結(jié)出三極管的輸出特性曲線的特點(diǎn)四、課后作業(yè)1.請(qǐng)分別畫出三極管的輸入和輸出曲線。2.請(qǐng)同學(xué)們利用本節(jié)課的知識(shí)總結(jié)出三極管的輸出特性曲線的特點(diǎn)。附：板書設(shè)計(jì)主板書副板書新授課：（約30分鐘）vCE = 0VvCE ³ 1V1. 輸入特性曲線2. 輸出特性曲線 1.課前提問（約10分鐘） 2.課堂小結(jié)（約5分鐘

11、）第四學(xué)時(shí) 半導(dǎo)體三極管的主要參數(shù)一、課前提問（約10分鐘） 1.請(qǐng)畫出三極管的輸入特性曲線？ 2.請(qǐng)畫出三極管的輸出特性曲線？二、新課教學(xué)（約30分鐘）三極管的參數(shù)是用來表征管子性能優(yōu)劣相適應(yīng)范圍的，它是選用三極管的依據(jù)。了解這些參數(shù)的意義，對(duì)于合理使用和充分利用半導(dǎo)體三極管達(dá)到設(shè)計(jì)電路的經(jīng)濟(jì)性和可靠性是十分必要的。1. 半導(dǎo)體三極管的電流放大系數(shù) (1) 共發(fā)射極直流電流放大系數(shù)(2) 共發(fā)射極交流電流放大系數(shù)(3) 共基極直流電流放大系數(shù)2. 半導(dǎo)體三極管的極間反向電流(1) 集電極基極間反向飽和電流ICBO；即發(fā)射極開路時(shí)，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IC

12、EO：即輸出特性曲線IB = 0那條曲線所對(duì)應(yīng)的Y坐標(biāo)的數(shù)值。ICEO也稱為集電極發(fā)射極間穿透電流。注：選用半導(dǎo)體三極管時(shí)要選擇ICBO、ICEO盡可能小，、不要過大的管子。硅管的ICBO和ICEO比鍺管小，所以硅管的溫度穩(wěn)定性比鍺管好。3.半導(dǎo)體三極管的極限參數(shù)(1)集電極最大允許電流ICM             ICM是指BJT的參數(shù)變化不超過允許值時(shí)集電極允許的最大電流。 (2)集電極最大允許功率損耗PCM       

13、;      PCM表示集電結(jié)上允許損耗功率的最大值。超過此值就會(huì)使管子性能變壞或燒毀。 PCM= iCvCE   (3)反向擊穿電壓   V（BR）EBO           V（BR）EBO是指集電極開路時(shí)發(fā)射極-基極間的反向擊穿電壓。  V（BR）CBO           V（BR）CBO是指發(fā)射極開路時(shí)集電極-基極間的反向擊穿電

14、壓。   V（BR）CEO           V（BR）CEO是指基極開路時(shí)集電極-發(fā)射極間的反向擊穿電壓。V（BR）CEO<< V（BR）CBO。 各擊穿電壓大小之間有如下的關(guān)系： V（BR）CBO> V（BR）CES> V（BR）CER> V（BR）CEO 三、課堂小結(jié)（約5分鐘） 通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)，同學(xué)們能夠掌握三極管的各種參數(shù)，并能夠很好的去理解它們，這樣在選擇三極管的時(shí)候就不會(huì)出錯(cuò)。四、課后作業(yè)：請(qǐng)同學(xué)們說出半導(dǎo)體三極管的參數(shù)有哪些？附：板書設(shè)計(jì)主板書副板書新授課：（約30分鐘）1