情境六--整流器与电压调节器

,学习情境6整流器与电压调节器,主讲教师：日期：,学,习,情,境,6,整流器与电压调节器,课程内容,任务6.1整流器,任务6.2电压调节器,课程内容,1.半导体基础知识及应用；2.三相桥式整流电路的工作原理；3.三极管的基础知识；4.整流器的工作原理；5.汽车整流二极管的检测方法；6.发电机输出电压的调压原理。,学,习,情,境,6,整流器与电压调节器,目录Index,情境导入,知识准备,制定方案,组织实施,自我检查,教师评估,目录,目录,情境导入由相关知识导入,知识准备准备所需的知识,制定方案制定实训方案,组织实施依据方案组织实施,自我检查学生对所学知识自我检查,教师评估教师对学生表现进行评估,情境导入,知识准备,制定方案,组织实施,自我检查,教师评估,目录,情境导入,情境导入Situationalimport,汽车用发电机为交流发电机，而汽车电器设备所需的是直流电，所以为了满足汽车电器设备所需，需要将交流电整流为直流电，这个任务就由整流器来完成。发动机的转速直接影响到发电机的输出电压，而发电机的输出电压过高会损坏用电设备，输出电压过低又不能满足需要，所以需要在任何发动机转速的情况下，发电机的输出电压都要保持恒定，这个任务就由电压调节器来完成。所以对于整流器与电压调节器检修是汽车维修的重要内容。,学,习,情,境,6,整流器与电压调节器,课程内容,任务6.1整流器,任务6.2电压调节器,情境导入,知识准备,制定方案,组织实施,自我检查,教师评估,目录,知识准备,知识准备Knowledgetoprepare,任务1.1电阻、电容及电感元件,教学目标,任务6.1整流器,情境导入,知识准备,制定方案,组织实施,自我检查,教师评估,目录,知识准备,知识准备Knowledgetoprepare,任务1.1电阻、电容及电感元件,任务6.1整流器,（一）半导体基本知识和PN结的形成,半导体：介于导体和绝缘体之间的物质。如硅、锗、硒等,1、半导体及其特性,热敏性：当环境温度升高时，导电能力显著增强(可做成温度敏感元件，如热敏电阻)。,光敏性：当受到光照时，导电能力明显变化(可做成各种光敏元件，如光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管等)。,掺杂性：往纯净的半导体中掺入某些杂质，导电能力明显改变(可做成各种不同用途的半导体器件，如二极管、三极管和晶闸管等）。,半导体的导电特性：,在半导体中存在两种导电的带电物质：一种是带负电的自由电子，另一种是带正电的空穴。,情境导入,知识准备,制定方案,组织实施,自我检查,教师评估,目录,知识准备,知识准备Knowledgetoprepare,任务1.1电阻、电容及电感元件,任务6.1整流器,（一）半导体基本知识和PN结的形成,2、半导体的类型（1）本征半导体,共价健,价电子,完全纯净的、具有晶体结构的半导体，称为本征半导体。,本征硅的晶体结构图,本征硅的结构平面图,共有价电子所形成的束缚作用称为共价键,情境导入,知识准备,制定方案,组织实施,自我检查,教师评估,目录,知识准备,知识准备Knowledgetoprepare,任务1.1电阻、电容及电感元件,任务6.1整流器,（一）半导体基本知识和PN结的形成,2、半导体的类型,价电子,空穴,自由电子,共价键中的少量价电子在温度升高或受光照后，会获得足够的动能，将挣脱原子核的束缚，成为自由电子（带负电），同时共价键中留下一个空位，称为空穴（带正电）。,这一现象称为本征激发。,在外电场的作用下，空穴吸引相邻原子的价电子移动过来填补，而在该原子中出现一个空穴。如此继续下去，形成了空穴运动。,情境导入,知识准备,制定方案,组织实施,自我检查,教师评估,目录,知识准备,知识准备Knowledgetoprepare,任务1.1电阻、电容及电感元件,任务6.1整流器,（一）半导体基本知识和PN结的形成,2、半导体的类型,当半导体两端加上外电压时，在半导体中将出现两部分电流：电子流和空穴流,自由电子和空穴都称为载流子。,本征半导体中有两种载流子（自由电子和空穴）同时参与导电，这是本征半导体区别于金属导体的一个重要特性，此特性称为它的导电机理。,注意：在常温下，本征半导体中载流子很少，其导电性能很差。为了提高其导电性能，通常将其制成杂质半导体。,本征半导体具有一定的导电能力，但因常温下自由电子和空穴的数量很少，因此它的导电能力比较微弱；2、本征半导体中载流子的浓度，除与半导体本身的性质有关外，还与温度密切相关。3、本征半导体内部的自由电子与空穴的数量相等。,本征半导体的特点：,情境导入,知识准备,制定方案,组织实施,自我检查,教师评估,目录,知识准备,知识准备Knowledgetoprepare,任务1.1电阻、电容及电感元件,任务6.1整流器,（一）半导体基本知识和PN结的形成,2、半导体的类型（2）P型半导体,空穴,硼原子,接受一个电子变为负离子,自由电子空穴,自由电子空穴对,掺入三价元素,空穴是多数载流子，自由电子是少数载流子。,空穴导电成为这种半导体的主要导电方式，也称为空穴型半导体。,情境导入,知识准备,制定方案,组织实施,自我检查,教师评估,目录,知识准备,知识准备Knowledgetoprepare,任务1.1电阻、电容及电感元件,任务6.1整流器,多余电子,磷原子,在常温下即可变为自由电子,失去一个电子变为正离子,自由电子空穴对,自由电子导电成为这种半导体的主要导电方式，称为电子型半导体。,掺入五价元素,自由电子是多数载流子，空穴是少数载流子。,（一）半导体基本知识和PN结的形成,2、半导体的类型（3）N型半导体,情境导入,知识准备,制定方案,组织实施,自我检查,教师评估,目录,知识准备,知识准备Knowledgetoprepare,任务1.1电阻、电容及电感元件,任务6.1整流器,情境导入,知识准备,制定方案,组织实施,自我检查,教师评估,目录,知识准备,知识准备Knowledgetoprepare,任务1.1电阻、电容及电感元件,任务6.1整流器,综上所述，无论是P型还是N型半导体，其中多数载流子都是掺入杂质造成的，尽管杂质含量微乎其微，却能使其导电性能大大改善。而它们的少数载流子，都是由于热激发产生的。,由于杂质半导体具有良好的导电性，在实际中常用来生成PN结。PN结具有单一型半导体（P型或N型）所不具备的新特性，利用此特性制造出了各种半导体器件，推动了电子技术的发展。,情境导入,知识准备,制定方案,组织实施,自我检查,教师评估,目录,知识准备,知识准备Knowledgetoprepare,任务1.1电阻、电容及电感元件,任务6.1整流器,（一）半导体基本知识和PN结的形成,P型半导体,N型半导体,空穴,自由电子,负离子,正离子,自由电子,空穴,PN结的形成,情境导入,知识准备,制定方案,组织实施,自我检查,教师评估,目录,知识准备,知识准备Knowledgetoprepare,任务1.1电阻、电容及电感元件,任务6.1整流器,多子的扩散运动使空间电荷区变宽，少子的漂移运动使空间电荷区变窄，在一定温度下，如果没有外电场的作用下，扩散运动和漂移运动达到动态平衡，空间电荷区宽度是恒定的。,情境导入,知识准备,制定方案,组织实施,自我检查,教师评估,目录,知识准备,知识准备Knowledgetoprepare,任务1.1电阻、电容及电感元件,任务6.1整流器,多子的扩散运动使空间电荷区变宽，少子的漂移运动使空间电荷区变窄，在一定温度下，如果没有外电场的作用下，扩散运动和漂移运动达到动态平衡，空间电荷区宽度是恒定的。,PN结形成,情境导入,知识准备,制定方案,组织实施,自我检查,教师评估,目录,知识准备,知识准备Knowledgetoprepare,任务1.1电阻、电容及电感元件,任务6.1整流器,（一）半导体基本知识和PN结的形成,PN结的单向导电性,1.PN结加正向电压（正向偏置）,PN结变窄,IF,PN结处于导通状态,内电场被削弱，多子的扩散加强，形成较大的扩散电流。,P接正、N接负,PN结处于低阻状态，又称导通状态。,情境导入,知识准备,制定方案,组织实施,自我检查,教师评估,目录,知识准备,知识准备Knowledgetoprepare,任务1.1电阻、电容及电感元件,任务6.1整流器,情境导入,知识准备,制定方案,组织实施,自我检查,教师评估,目录,知识准备,知识准备Knowledgetoprepare,任务1.1电阻、电容及电感元件,任务6.1整流器,2.PN结加反向电压（反向偏置）,P接负、N接正,（一）半导体基本知识和PN结的形成,PN结的单向导电性,PN结处于高阻状态，又称截止状态。,反向偏置时，外电场与内电场方向一致，耗尽层大大加宽，因此扩散难以进行，但有利于少子的漂移。回路中产生了由少子漂移所形成的反向电流，因少子浓度很低，并在温度一定时浓度不变，所以反向电流很小,情境导入,知识准备,制定方案,组织实施,自我检查,教师评估,目录,知识准备,知识准备Knowledgetoprepare,任务1.1电阻、电容及电感元件,任务6.1整流器,2.PN结加反向电压（反向偏置）,（一）半导体基本知识和PN结的形成,PN结的单向导电性,内电场被加强，少子的漂移加强，由于少子数量很少，形成很小的反向电流。,IR,P接负、N接正,PN结处于截止状态。,PN结正向导通、反向截止的特性称为其单向导电性。,情境导入,知识准备,制定方案,组织实施,自我检查,教师评估,目录,知识准备,知识准备Knowledgetoprepare,任务1.1电阻、电容及电感元件,任务6.1整流器,情境导入,知识准备,制定方案,组织实施,自我检查,教师评估,目录,知识准备,知识准备Knowledgetoprepare,任务1.1电阻、电容及电感元件,任务6.1整流器,（二）二级管,1、二极管的结构和符号,二极管也同样具有正向导通、反向截止的单向导电特性。,情境导入,知识准备,制定方案,组织实施,自我检查,教师评估,目录,知识准备,知识准备Knowledgetoprepare,任务1.1电阻、电容及电感元件,任务6.1整流器,（二）二级管,1、二极管的伏安特性,二极管两端的电压U与流过管子的电流I之间的关系曲线，叫做二极管的伏安特性曲线。,硅Uth=0.5V,锗Uth=0.1V。,反向击穿电压U(BR),管压降,外加电压大于死区电压二极管才能导通。,外加电压大于反向击穿电压二极管被击穿，失去单向导电性。,正向特性,反向特性,特点：非线性,死区电压,硅0.60.8V锗0.20.4V,情境导入,知识准备,制定方案,组织实施,自我检查,教师评估,目录,知识准备,知识准备Knowledgetoprepare,任务6.1整流器,（二）二级管,3、二极管的主要参数,1.最大整流电流IFM,二极管长期使用时，允许流过二极管的最大正向电流值。,2.最高反向工作电压URM,3.最大反向电流IRM,保证二极管不被击穿而制定的最高反向电压，一般是二极管反向击穿电压UBR的一半或三分之二。二极管击穿后单向导电性被破坏，甚至过热而烧坏。,指二极管加最高反向工作电压时的反向电流值。反向电流值越小，管子的单向导电性能越好。其值随着温度的上升而显著增加，因此温度会影响二极管的性能。,4.最高工作频率fM,二极管保持良好工作特性（单向导电性）的最高工作频率。,情境导入,知识准备,制定方案,组织实施,自我检查,教师评估,目录,知识准备,知识准备Knowledgetoprepare,任务6.1整流器,（二）二级管,4、二极管的极性识别与检测判断,（1）二极管的极性识别常见二极管的外壳上都印有型号和标记，使其正负极性从外表可以看出来。对于轴向引出的二极管，有些把图形符号印在外壳上，图形符号中箭头所指方向为阴极；有些则在负极端印上色点或色环。对于同端引出二极管，有的在负极处有明显标记；有的则带有定位标志，判断时观察者面对管底，从定位标志起按顺时针方向引出线依次为正极和负极；有些是塑料封装二极管，判别时观察者面对切角面，引出线向下从左往右依次为正极和负极。对于透明玻璃管封装的二极管，则可看到连接触丝的一端为正极。对于发光管、光敏管等同端引出二极管，既可通过透明封装看内部结构；还可以从引出线的长短上判别：长正短负。,情境导入,知识准备,制定方案,组织实施,自我检查,教师评估,目录,知识准备,知识准备Knowledgetoprepare,任务1.1电阻、电容及电感元件,任务6.1整流器,情境导入,知识准备,制定方案,组织实施,自我检查,教师评估,目录,知识准备,知识准备Knowledgetoprepare,任务1.1电阻、电容及电感元件,任务6.1整流器,（二）二级管,4、二极管的极性识别与检测判断,根据二极管正向电阻小，反向电阻大的特点，可以利用万用表检测其单向导电性，判断其极性及质量好坏。用数字万用表的二极管档位测量二极管。若将红表笔接二极管阳（正）极，黑表笔接二极管阴（负）极，则二极管处于正偏，有一定数值显示。若将红表笔接二极管阴极，黑表笔接二极管阳极，二极管处于反偏，显示为1或很大的数值，此时说明二极管是好的。在测量时若两次的数值均很小，则二极管内部短路；若两次测得的数值均很大或高位为1，则二极管内部开路。,情境导入,知识准备,制定方案,组织实施,自我检查,教师评估,目录,知识准备,知识准备Knowledgetoprepare,任务6.1整流器,（二）二级管,5、特殊二极管（1）稳压二极管,符号,伏安特性,稳压管正常工作时加反向电压,使用时要加限流电阻,稳压管反向击穿后，电流变化很大，但其两端电压变化很小，利用该特性，稳压管在电路中可起稳压作用。,UZ,IZ,IZM,UZ,IZ,情境导入,知识准备,制定方案,组织实施,自我检查,教师评估,目录,知识准备,知识准备Knowledgetoprepare,任务1.1电阻、电容及电感元件,任务6.1整流器,汽车仪表电路的稳压电路,由稳压管和限流电阻串联组成。其中稳压管与负载电路并联，以便发挥稳压作用。,稳压电路的稳压原理是：当蓄电池电压上升时，稳压管的反向电压略有增大，根据反向击穿特性可知，其反向电流大大增加。这将引起限流电阻的电流和电压增加，若电阻选择合适，则其电压的增量将抵消掉蓄电池电压的增量，使仪表上的电压基本不变。相反，当蓄电池电压减小时，限流电阻上的电压减小，保证了仪表上的电压基本不变。,（二）二级管,5、特殊二极管（1）稳压二极管,情境导入,知识准备,制定方案,组织实施,自我检查,教师评估,目录,知识准备,知识准备Knowledgetoprepare,任务1.1电阻、电容及电感元件,任务6.1整流器,（二）二级管,5、特殊二极管（2）发光二极管（LED）,发光二极管（LED，Light-EmittingDiode)是由半导体砷、磷、镓及其化合物制成的一种电子器件.,它与普通二极管相似，也是由一个PN结组成的，当正向导通时，由于电子与空穴的复合而以光的形式放出能量。发光二极管的发光颜色取决于使用的材料，一般有红、绿、黄、蓝、橙等颜色。发光二极管的图形符号是在一般二极管上加上发光标记，如图6-8所示。发光二极管只能工作在正向偏置状态，一般正向工作电压约在1.52.5V，正向电流约为520mA，电流太大会烧坏二极管，所以电路中必须串接限流电阻。发光二极管具有驱动电压低、功耗小、体积小、抗冲击和抗振动性能好，可靠性高、寿命长等特点。在汽车电路中发光二极管随处可见，主要应用在仪表板上作为指示信号灯或报警信号灯。,情境导入,知识准备,制定方案,组织实施,自我检查,教师评估,目录,知识准备,知识准备Knowledgetoprepare,任务1.1电阻、电容及电感元件,任务6.1整流器,（二）二级管,5、特殊二极管（2）光敏二极管（LED）,图6-19光敏（电）二极管的结构1玻璃透镜2管芯3管壳4陶瓷管座5引线,光敏（电）二极管是一种能够实现光电转换的二极管，其PN结封装在具有透明聚光窗的管壳内。,光敏二极管的PN结接受光线照射时，会像热激发一样，可以成对地产生大量的电子和空穴，使半导体中少子的浓度提高。这些载流子在反向偏置下可以产生漂移电流，使反向电流显著增加，所产生的反向电流的大小与光照强度成正比。,情境导入,知识准备,制定方案,组织实施,自我检查,教师评估,目录,知识准备,知识准备Knowledgetoprepare,任务1.1电阻、电容及电感元件,任务6.1整流器,（三）整流电路,1、单相半波整流电路,将交流电变换为直流电的过程称为整流,在小功率整流电路中（200W以下），常见的整流电路有单相半波、全波、桥式及倍压整流电路；而对于大功率整流，一般用三相半波或三相桥式整流。,情境导入,知识准备,制定方案,组织实施,自我检查,教师评估,目录,知识准备,知识准备Knowledgetoprepare,任务1.1电阻、电容及电感元件,任务6.1整流器,（三）整流电路,2、单相桥式整流电路,单相桥式全波整流电路，通常也用图6-11(b)简化电路。它由四个二极管连成四臂，一对角接交流电源，另一对角则接负载，故名桥式整流电路。,情境导入,知识准备,制定方案,组织实施,自我检查,教师评估,目录,知识准备,知识准备Knowledgetoprepare,任务1.1电阻、电容及电感元件,任务6.1整流器,（三）整流电路,2、单相桥式整流电路,全波整流的工作原理,单相整流电路一般应用在小功率场合,在u2的正半个周期间，a端为正，b端为负，二极管VD1、VD3因正偏而导通，VD2、VD4则因反偏而截止。流经负载电阻RL的电流01的路径：aVD1RLVD3b。,在u2的负半个周期间，二极管VD2、VD4正偏导通，VD1、VD3反偏截止，电流02的路径为bVD2RLVD4a,情境导入,知识准备,制定方案,组织实施,自我检查,教师评估,目录,知识准备,知识准备Knowledgetoprepare,任务1.1电阻、电容及电感元件,任务6.1整流器,（三）整流电路,3、三相桥式整流电路,当负载功率较大，且要求输出电压脉动较小时，常采用三相整流电路。,三相桥式整流器由六个二极管组成。其中，3个二极管VD2、VD4、VD6组成共阳极组接法，3个二极管VD1、VD3、VD5组成共阴极组接法。每个时刻有2个二极管同时导通，其中一个在共阴极组，是阳极电位最高的二极管；另一个在共阳极组，是阴极电位最低的二极管，同时导通的两个管子总是将发电机的输出电压加在负载两端。,情境导入,知识准备,制定方案,组织实施,自我检查,教师评估,目录,知识准备,知识准备Knowledgetoprepare,任务1.1电阻、电容及电感元件,任务6.1整流器,（三）整流电路,3、三相桥式整流电路,整流原理,情境导入,知识准备,制定方案,组织实施,自我检查,教师评估,目录,知识准备,知识准备Knowledgetoprepare,任务1.1电阻、电容及电感元件,任务6.1整流器,汽车用整流器的类型,情境导入,知识准备,制定方案,组织实施,自我检查,教师评估,目录,知识准备,知识准备Knowledgetoprepare,任务1.1电阻、电容及电感元件,任务6.1整流器,1、六管交流发电机,2、八管交流发电机八管交流发电机的整流器的特点是除了常用的6个二极管外，又增加了2个中性点二极管，八管交流发电机利用中性点的输出提高了发电机的输出功率。实验证明，加装中性点二极管后，在发电机转速超过2000r/min，其输出功率可提高11%15%。,情境导入,知识准备,制定方案,组织实施,自我检查,教师评估,目录,知识准备,知识准备Knowledgetoprepare,任务1.1电阻、电容及电感元件,任务6.1整流器,3、九管交流发电机,九管交流发电机的特点是除了常用的6个二极管外，又增加了3个二极管（通常称为磁场二极管），专门用来供给磁场电流。,情境导入,知识准备,制定方案,组织实施,自我检查,教师评估,目录,知识准备,知识准备Knowledgetoprepare,任务1.1电阻、电容及电感元件,任务6.1整流器,十一管交流发电机的整流器总成由6个整流二极管、3个磁场二极管和2个中性点二极管组成。,4、十一管交流发电机,情境导入,知识准备,制定方案,组织实施,自我检查,教师评估,目录,知识准备,知识准备Knowledgetoprepare,任务1.1电阻、电容及电感元件,任务6.1整流器,（四）整流器的结构,交流发电机的整流器的二极管分为正极管和负极管。外壳为正极，中心引线为负极的二极管，称为负极管；外壳为负极，中心引线为正极的二极管，称为正极管。,（四）整流器的结构,负整流板,正整流板,与正整流板连接在一起的螺栓引至后端盖外部作为发电机的电源输出端，并标记为“B”,情境导入,知识准备,制定方案,组织实施,自我检查,教师评估,目录,知识准备,知识准备Knowledgetoprepare,任务1.1电阻、电容及电感元件,任务6.1整流器,（五）整流器的检测,检测整流器主要是检测二极管是否有断路或击穿现象，在测试时应将正、负整流板分开，否则无法正确判断故障。将万用表打到二极管挡进行测量，每个二极管应分开进行测量，测量时应注意二极管在正向时导通，反向测量时阻值为无穷大。如果正向与反向都为导通，说明二极管被击穿；如果正向与反向都为无穷大，说明二极管断路。,情境导入,知识准备,组织实施,自我检查,教师评估,目录,知识准备Knowledgetoprepare,制定方案,任务5.1直流电动机,整流器的检测方案表,制定方案Makeplan,情境导入,知识准备,制定方案,组织实施,自我检查,教师评估,目录,制定方案,教师分组,小组分工,任务5.1直流电动机,情境导入,知识准备,组织实施,自我检查,教师评估,目录,知识准备Knowledgetoprepare,制定方案,小组任务分配表,任务5.1直流电动机,组织实施Toorganizeandimplement,情境导入,知识准备,制定方案,组织实施,自我检查,教师评估,目录,组织实施,依据实施方案表和小组任务分配表来检测整流器，并认真填写实训结果项目表！,制定方案,情境导入,知识准备,组织实施,自我检查,教师评估,目录,知识准备Knowledgetoprepare,组织实施,实训结果项目表,任务5.1直流电动机,制定方案,情境导入,知识准备,组织实施,自我检查,教师评估,目录,知识准备Knowledgetoprepare,组织实施,实训结果项目表,任务5.1直流电动机,组织实施Toorganizeandimplement,情境导入,知识准备,制定方案,组织实施,自我检查,教师评估,目录,组织实施,实训流程,教师再次强调安全操作标准,组织实施Toorganizeandimplement,情境导入,知识准备,制定方案,组织实施,自我检查,教师评估,目录,组织实施,开始实训：,请注意实训安全与流程！,自我检查Selfcheck,情境导入,知识准备,制定方案,组织实施,自我检查,教师评估,目录,自我检查,学习情况检查表,自我检查Selfcheck,情境导入,知识准备,制定方案,组织实施,自我检查,教师评估,目录,自我检查,作业：,1、当整流器的一个二极管被击穿，发电机会出现什么故障？2、当整流器的一个二极管断路，发电机会出现什么故障？,教师评估Theteacherevaluation,情境导入,知识准备,制定方案,组织实施,自我检查,教师评估,目录,教师评估,指导教师对学生在实训中的表现给出评价,学,习,情,境,6,整流器与电压调节器,课程内容,任务6.1整流器,任务6.2电压调节器,情境导入,知识准备,制定方案,组织实施,自我检查,教师评估,目录,知识准备,知识准备Knowledgetoprepare,任务1.1电阻、电容及电感元件,教学目标,任务6.1整流器,情境导入,知识准备,制定方案,组织实施,自我检查,教师评估,目录,知识准备,知识准备Knowledgetoprepare,任务1.1电阻、电容及电感元件,任务6.1整流器,（一）晶体三极管,1、晶体三极管的基本结构和分类,晶体三极管由两个做在一起的PN结加上相应的电极引出线再封装而成。三极管的两个PN结分别称为发射结和集电结；三极管的三个区分别叫发射区、基区、集电区；三个区各引出一个电极叫发射极（e极）、基极（b极）、集电极（c极）。,（a）NPN型晶体管（b）PNP型晶体管,箭头方向代表了三极管集电极电流的正方向。,情境导入,知识准备,制定方案,组织实施,自我检查,教师评估,目录,知识准备,知识准备Knowledgetoprepare,任务1.1电阻、电容及电感元件,任务6.1整流器,（一）晶体三极管,1、晶体三极管的基本结构和分类,基极,发射极,集电极,集电区,基区,发射区,集电结,发射结,NPN型,PNP型,集电极电流的正方向,情境导入,知识准备,制定方案,组织实施,自我检查,教师评估,目录,知识准备,知识准备Knowledgetoprepare,任务1.1电阻、电容及电感元件,任务6.1整流器,（一）晶体三极管,2、三极管的放大原理,三极管要起到放大作用，必须具备内部和外部两个条件。,基区：最薄，掺杂浓度最低,发射区：掺杂浓度最高,发射结,集电结,集电区：面积最大,内部条件:,发射区掺杂浓度较大，以利于发射区向基区发射载流子，体积较大。基区很薄，掺杂少，载流子易于通过。集电区比发射区体积大且掺杂少，收集载流子。,情境导入,知识准备,制定方案,组织实施,自我检查,教师评估,目录,知识准备,知识准备Knowledgetoprepare,任务1.1电阻、电容及电感元件,任务6.1整流器,（一）晶体三极管,2、三极管的放大原理,外部条件:,发射结正向偏置（即加上正向电压），集电结反向偏置（即加上反向电压），,情境导入,知识准备,制定方案,组织实施,自我检查,教师评估,目录,知识准备,知识准备Knowledgetoprepare,任务1.1电阻、电容及电感元件,任务6.1整流器,（一）晶体三极管,3、晶体三极管的电流分配及放大作用,（1）晶体管内部载流子的运动规律,三个过程：,发射区向基区注入电子形成发射极电流IE,电子在基区的扩散与复合形成基极电流IB,集电极收集发射区过来的电子形成集电极电流IC,情境导入,知识准备,制定方案,组织实施,自我检查,教师评估,目录,知识准备,知识准备Knowledgetoprepare,任务1.1电阻、电容及电感元件,任务6.1整流器,（一）晶体三极管,3、晶体三极管的电流分配及放大作用,（2）晶体管的电流分配关系,发射区发射的电子大部分越过基区流向集电极，仅有一小部分流向基极。,IC和IB之间也保持一定比例关系，两者之比称为共发射极电流放大系数，用表示。所以，当基极电路由于外加电压或电阻改变而引起IE的微小变化时，就会引起IC的很大变化，这就是晶体管的电流放大作用。,情境导入,知识准备,制定方案,组织实施,自我检查,教师评估,目录,知识准备,知识准备Knowledgetoprepare,任务1.1电阻、电容及电感元件,任务6.1整流器,4、晶体三极管的输入、输出特性曲线,（一）晶体三极管,（1）输入特性曲线,UCE保持某一恒定值时，加在晶体管的基极和发射极间的电压UBE与它所产生的基极电流IB之间的关系曲线，,当UCE0时，相当于集电极与发射极两端短接，这时晶体管的发射结和集电结就是两个正向偏置的二极管关联。所以曲线的变化规律和二极管的正向伏安特性一样。当UCE0V时，曲线形状基本不变，曲线位置随着UCE的增加向右平移。当UCE1V时，集电结已反偏，且内电场已足够大，可以把从发射区注入到基区的电子中绝大多数吸引到集电区，从而形成IC。即使UCE继续增大，IB的变化也很小。当UCE1V后，曲线可认为是重合的。晶体管工作在放大状态时，一般情况下，UCE总是大于1V。当UBE大于发射结死区电压时，三极管产生IB，开始导通。,情境导入,知识准备,制定方案,组织实施,自我检查,教师评估,目录,知识准备,知识准备Knowledgetoprepare,任务1.1电阻、电容及电感元件,任务6.1整流器,4、晶体三极管的输入、输出特性曲线,（一）晶体三极管,（2）输出特性曲线,输出特性曲线是指当IB为某一固定值时，输出回路中IC与UCE之间的关系。根据输出特性曲线，三极管的工作区域可以分为截止区、饱和区和放大区三种情况。,截止区,放大区,饱和区,情境导入,知识准备,制定方案,组织实施,自我检查,教师评估,目录,知识准备,知识准备Knowledgetoprepare,任务1.1电阻、电容及电感元件,任务6.1整流器,4、晶体三极管的输入、输出特性曲线,（一）晶体三极管,（2）输出特性曲线,截止区,一般把IB=0的曲线以下的区域称为截止区。当UBE小于死区电压时，IB=0，相应的IC=ICEO（称为穿透电流，数值很小），说明集电极仍有一微小的漏电流。如果使发射结反偏，则集电极电流就接近于零，这时的晶体管呈高阻状态。若把集电极到发射极看成一个开关的话，此时相当于开关断开。在需要管子可靠截止时，常使发射结反偏。通常可以说发射结反向偏置时，晶体管截止，此时的IB=0，IC0。,情境导入,知识准备,制定方案,组织实施,自我检查,教师评估,目录,知识准备,知识准备Knowledgetoprepare,任务1.1电阻、电容及电感元件,任务6.1整流器,4、晶体三极管的输入、输出特性曲线,（一）晶体三极管,（2）输出特性曲线,放大区输出特性曲线接近于水平线的区域称为放大区。此时发射结为正向偏置，集电结为反向偏置，集电极电流IC与集射极电压UCE几乎无关。这是因为（对硅管而言），当UBE0.5V，而集电结又加有一定的反向电压时，发射区扩散到基区的电子大部分被集电极所收集，ICIE，IB很小。IB改变时，IC也随之改变，而与UCE的大小基本无关。放大区的特点是IC的大小受IB的控制，即IC=IB。放大区通常也称为线性区，晶体管在线性区具有很强的电流放大作用。,情境导入,知识准备,制定方案,组织实施,自我检查,教师评估,目录,知识准备,知识准备Knowledgetoprepare,任务1.1电阻、电容及电感元件,任务6.1整流器,4、晶体三极管的输入、输出特性曲线,（一）晶体三极管,（2）输出特性曲线,饱和区曲线靠近纵轴的区域是饱和区。当UBEUCE时，集电结处于正向偏置，这就不利于集电结收集从发射区到达基区的电子，使得在相同的IB时，IC比放大状态时小，即晶体管失去放大作用。UCE=UBE时，UCB=0，即集电结未加反向电压，这种状态称为临界饱和。而UCEUBE时的状态称为深饱和。深饱和时UCB0，晶体管在电路中其集电极与发射极之间犹如一个闭合的开关。由前面的分析可知，晶体管饱和时的特点是：发射结和集电结均处于正向偏置，晶体管失去电流放大作用。,情境导入,知识准备,制定方案,组织实施,自我检查,教师评估,目录,知识准备,知识准备Knowledgetoprepare,任务6.1整流器,（一）晶体三极管,5、三极管的分类,按材料分,硅三极管,锗三极管,按导电类型分,NPN型三极管,PNP型三极管,按封装形式分,金属封装三极管,塑料封装三极管,按工作频率分,高频三极管,低频三极管,开关三极管,按工作功率分,大功率三极管,中功率三极管,小功率三极管,情境导入,知识准备,制定方案,组织实施,自我检查,教师评估,目录,知识准备,知识准备Knowledgetoprepare,任务6.1整流器,（一）晶体三极管,6、三极管的极性检测,（1）判断管型和基极B当红表笔接三极管的某一引脚时，将黑表笔分别接另外两个引脚，测得的两个电阻值均较小，则红表笔所接的引脚是NPN型管的基极。若两个电阻值均较大时，红表笔所接的引脚为PNP型管的基极。（2）判断发射极E和集电极C如果是NPN型管：用手将基极P与任意一个N握住，用万用表测两个N极，如果导通，说明另一个N极为集电极，手握的N极为发射极。如果不通，手握的N极为集电极，另一个N极为发射集。如果是PNP型管：用手将基极N与任意一个P握住，用万用表测两个P极，如果导通，说明另一个P极为发射极，手所握的P极为集电极。如果不通，手握的P极为发射极，另一个P极为集电极。,情境导入,知识准备,制定方案,组织实施,自我检查,教师评估,目录,知识准备,知识准备Knowledgetoprepare,任务1.1电阻、电容及电感元件,任务6.1整流器,（二）交流发电机的电压调节器的工作原理,1、电压调节器的功用,在发电机转速变化时，自动控制发电机电压，使其保持恒定，防止发电机电压过高而烧坏用电设备和导致蓄电池过量充电，同时也防止发电机电压过低而导致用电设备工作失常和蓄电池充电不足。,2、电压调节器的工作原理,交流发电机的三相绕组产生的三相电动势的有效值为,当交流发电机的转速升高时，调节器通过减小发电机的励磁电流If来减小磁通，使发电机的输出电压UB降低，当发电机的转速降低时，调节器可以通过增大励磁电流If来增大磁通，使发电机的输出电压UB升高。,情境导入,知识准备,制定方案,组织实施,自我检查,教师评估,目录,知识准备,知识准备Knowledgetoprepare,任务1.1电阻、电容及电感元件,任务6.1整流器,（二）交流发电机的电压调节器的工作原理,3、晶体管电压调节器的工作过程,电路中VD是续流二极管：磁场绕组由接通转为断开状态时，经二极管VD构成放电回路，防止三极管VT2被击穿损坏。稳压管VS是感受元件，串联在VT1的基极电路中，并通过VT1的发射结并联于分压电阻R1的两端，以感受发电机的输出电压。UR1电压加在稳压管VS上，R1的阻值是这样确定的，当发电机输出电压UB达到规定的调整值时（如桑塔纳为13.514.8V），UR1电压正好等于稳压管VS的反向击穿电压。,情境导入,知识准备,制定方案,组织实施,自我检查,教师评估,目录,知识准备,知识准备Knowledgetoprepare,任务1.1电阻、电容及电感元件,任务6.1整流器,（二）交流发电机的电压调节器的工作原理,3、晶体管电压调节器的工作过程,（1）接通电源开关Sw，蓄电池经点火开关Sw给晶体管调节器提供电流。（2）首先电流经R3、为晶体管VT2提供基极电流，使VT2导通。励磁电路为(他励)：蓄电池正极发电机励磁绕组VT2蓄电池负极(搭铁)。（3）发动机起动后，励磁方法由他励变为自励，励磁电路为：发电机正极发电机励磁绕组VT2蓄电池负极(搭铁)。,情境导入,知识准备,制定方案,组织实施,自我检查,教师评估,目录,知识准备,知识准备Knowledgetoprepare,任务1.1电阻、电容及电感元件,任务6.1整流器,（4）当发电机输出电压达调整范围上限时，R1的端电压反向击穿稳压管VS使VT1导通，使VT2的极基电压为零，故VT2截止，励磁电流迅速下降，发电机输出电压亦随之下降。,（二）交流发电机的电压调节器的工作原理,3、晶体管电压调节器的工作过程,（5）当发电机的输出电压下降，R1的端电压小于VS的反向击穿电压时，VS截止，VT1截止，VT2导