三极管的特性教案

1、教 案课 程 名 称 模拟电子技术 授 课 教 师 张秀芹 职 称 中学一级教师 系 部 机 电系 教 研 室 自动化教研室 授 课 对 象 13机电 汽电 学 年 学 期 20132014学年第1学期 2013年12月 山东大王职业学院教务处授课题目半导体三极管授课类型新授课首次授课时间 2013 年 12月6日学时2教学目标让学生熟练掌握三极管的基本结构和特性，掌握三极管的应用。重点与难点三极管的结构和特性教学手段与方法为了激发同学们对本课程学习的热情，在讲解概述部分采用大量的实用图片、微观图解进行多媒体讲授。教学过程：（包括授课思路、过程设计、讲解要点及各部分具体内容、时间分配等）【授课

2、思路】首先举出日常生活中检测的实际例子，如：广场上的电子屏幕，现在的led电视等等。引发学生兴趣，然后导入新课，讲解本节主要内容。【讲解要点】二极管的基本特性。【导入新课】从日常生活中的实例出发激发学生学习兴趣。【出示目标】让学生熟练掌握三极管的基本结构和特性，掌握三极管的应用。【具体内容】半导体三极管半导体三极管（简称晶体管）是最重要的一种半导体器件。它的放大作用和开关作用促使电子技术飞跃发展。晶体管的特性是通过特性曲线和工作参数来分析研究的。一、半导体三极管的结构及类型三极管的构成是在一块半导体上用掺入不同杂质的方法制成两个紧挨着的PN结，并引出三个电极。三极管有三个区：发射区发射载流子的

3、区域；基区载流子传输的区域；集电区收集载流子的区域。各区引出的电极依次为发射极（e）、基极（b）和集电极（c）。发射区和基区在交界区形成发射结；基区和集电区在交界处形成集电结。根据半导体各区的类型不同，三极管可分为PNP型和NPN型，它们的结构示意图和符号图分别为：如图6-12（1）、（2）所示。目前NPN型管多数为硅管，PNP型多数为锗管。因NPN型三极管应用最为广泛，故本书以NPN型三极管为例来分析三极管及其放大电路的工作原理。为使三极管具有电流放大作用，在制造过程中必须满足实现放大的内部结构条件，即：（1）发射区掺杂浓度远大于基区的掺杂浓度，以便于有足够的载流子供“发射”。（2）基区很薄

4、，掺杂浓度很低，以减少载流子在基区的复合机会，这就是三极管具有放大作用的关键所在。（3）集电区比发射区面积大且掺杂少，以利于收集载流子。由此可见，三极管并非两个PN结的简单组合，不能用两个二极管来代替；在放大电路中也不可将发射极和集电极对调使用。二、三极管的放大作用和电流的分配关系为了了解晶体管的电流分配和电流放大原理，我们先做一个实验来，实验电路如图6-13所示，基极电源电压UBB、基极电阻Rb、基极b和发射极e组成输入回路。集电极电源UCC、集电极电阻RC 、 集电极c和发射极e组成输出回路。发射极是公共电极。这种电路称为共发射极电路。电路中UBBUCC，电源极性如图6-13所示。这样就保

5、证了发射结加的是正向电压（正向偏置），集电结加的是反向电压（反向偏置），这是晶体管实现电流放大作用的外部条件。调整电阻Rb，则基极电流IB、集电极电流IC和发射极电流IE都会发生变化。基极电流较小的的变化可以引起集电极电流较大的变化。也就是说，基极电流对集电极电流具有小量控制大量的作用，这就是晶体管的电流放大作用（实质是控制作用）。图6-13 NPN型三极管中载流子的运动下面用晶体管内部载流子的的运动规律来解释上述结论，以便更好的理解晶体管的放大原理。1. 发射区向基区扩散电子由于发射结处于正向偏置，多数载流子的扩散运动加强，发射区的自由电子（多数载流子）很容易扩散到基区，而电源又不断向发射区

6、补充电子，形成发射极电流IE。基区的多数载流子（空穴）也要向发射区扩散，但由于基区的空穴浓度比发射区的自由电子的浓度小得多，因此空穴电流很小，可以忽略不计。2. 电子在基区扩散和复合从发射区扩散到基区的自由电子起初都聚集在发射结附近，靠近集电结的自由电子很少，形成了浓度上的差别，因而自由电子将向集电结方向不断扩散。在扩散工过程中，自由电子不断与空穴（P型基区中的多数载流子）相遇而复合。由于基区接电源UBB的正极，基区中受激发的价电子不断被电源拉走，这相当于不断补充基区中被复合掉的空穴，形成电流IBE，它基本上等于基极电流IB。在中途被复合掉的电子越多，扩散到集电结的电子就越少，这不利于晶体管的

7、放大作用，因此，基区很薄并且掺杂浓度低，这样才可以大大减少电子与基区空穴复合的机会，使绝大部分自由电子都扩散到集电结边缘。3集电区收集从发射区扩散过来的电子由于集电结反向偏置，集电结内电场增强，它对多数载流子的扩散运动起阻挡作用，阻挡集电区（N型）的自由电子向基区扩散，但可将从发射区扩散到基区并到达集电结边缘的自由电子拉入集电区，从而形成电流ICE，它基本上等于集电极电流IC。除此以外，由于集电结反向偏置，在内电场的作用下，集电区的少数载流子（空穴）和基区的少数载流子（电子）将发生漂移运动，形成电流ICBO。这电流数值很小，它构成集电极电流IC和基极电流IB的一小部分，但受温度影响很大，并与外

8、加电压的大小关系不大。如上所述，从发射区扩散到基区的电子只有很小一部分在基区复合，绝大部分到达集电区。这就是构成发射极电流IE的两部分中的IBE，IBE部分是很小的，而ICE部分所占的百分比是大的。 表征晶体管的电流放大能力的参数，称为电流放大系数。三、三极管的主要参数 三极管的参数表征管子性能和安全运用范围的物理量，是正确使用和合理选择三极管的依据。三极管的参数很多，这里只介绍主要的几个。 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强弱。（1）直流电流放大系数：当晶体管接成共发射极电路时，在静态（无输入信号）时集电极电流IC（输出电流）与基极电流IB的比值称为共发射极静态（直流

9、）放大系数。（2）交流电流放大系数：当晶体管接成共发射极电路时，在动态（有输入信号）时，基极电流的变化量为IB，它引起集电极电流的变化量为IC。IC与IB的比值称为共发射极动态（交流）放大系数。2.极间反向电流（1）集电极基极反向截止电流ICEO。ICEO是指基极开路时，集电极-发射极间的反向电流，也称集电结穿透电流。它反映了三极管的稳定性，其值越小，受温度影响也越小，三极管的工作就越稳定。（2）集电极发射极反向截止电流ICBO。ICBO是指发射极开路时，集电极-基极间的反向电流，也称为集电结反向饱和电流。温度升高时，ICBO急剧增大，温度每升高10，ICBO增大一倍。选管子时应选ICBO小且

10、受温度影响小的三极管。3.极限参数三极管的极限参数是指在使用时不得超过的极限值，以此保证三极管的安全工作。（1）集电极最大允许电流ICM：集电极电流IC过大时，将明显下降，ICM为下降到规定允许值（一般为额定值的1/22/3）时的集电极电流。使用中若ICICM，三极管不一定会损坏，但明显下降。（2）集电极最大允许功率损耗PCM：管子工作时，UCE的大部分降在集电结上，因此集电极功率损耗PC=UCEIC，近似为集电结功耗，它将使集电结温度升高而使三极管发热致使管子损坏。工作时的PC必须小于PCM。（3）反向击穿电压U(BR)CEO,U(BR)CBO,U(BR)EBO：U(BR)CEO为基极开路时集电结不致击穿，施加在集电极发射极之间允许的最高反向电压。U(BR)CEO为发射极开路时集电结不致击穿，施加在集电极基极之间允许的最高反向电压。U(BR)EBO为集电极开路时发射结不致击穿，施加在发射极基极之间允许的最高反向电压。 学生活动明确目标家里的家庭影院，功放机等等举例液晶电视和LED电视通过日常生活中的实例，激发学生兴趣，然后提出学习目的、要求引导学生复习分析伏安特性关系曲线，帮助理解和记忆