电子技术基础导学案晶体三极管及基本放大电路

1、晶体三极管及基本放大电路第1课时 课题：2.1晶体三极管（第一、二课时）【学习目标】：1、2、3、判断、探索，培养学生的计算应用能力。通过对各种不同的实际情况的分析、 了解晶体三极管的结构； 掌握晶体三极管的电流分配关系。【重点难点】：晶体三极管电流分配关系【导学过程】：一、预习新知：（一）、知识链接1、N型半导体是在本征半导体中摻入2、P型半导体是在本征半导体中摻入形成的,形成的,多,多,少。少。（二八自主学习 1、结构与分类（1）.外形填写下列三极管的封装形式()(（2 ）、结构二、课堂导学（一）、引入三极管的核心是两个互相联系的PN结，按两个PN结的组合方式不同， 可分为（）型和）型两类

2、。霞射结发射区基区染Hi区樂电极b畢极R集也结be、基极b、集电极c。FNPNPN管偏置电路PNP电源VCC通过偏置电阻Rb为发射结提供正向偏置,管偏置电路RC阻值小于Rb阻值，所以集电结处于（二）、自主学习汇报三极管内部有发射区、基区和集电区，引出电极分别为发射极发射区与基区之间的 PN结称为发射结，集电区与基区之间的PN结称为集电结（3）.分类三极管的种类很多，通常按以下方法进行分类:按半导体制造材料可分为：（）管和（）管。硅管受温度影响较小、工作稳定，因此在自动控制设备中常用硅管。按三极管内部基本结构可分为：（）型和（）（型两类。目前我国制造的硅管多为NPN型（也有少量PNP型），锗管多

3、为PNP型。按工作频率可分为：高频管和低频管。工作频率高于3MHz为（）管，工作频率在 3MHz以下为（）管。按功率可分为：（）管和（）管。耗散功率小于 1W为小功率管，耗散功率大于1W为大功率管。按用途可分为：（）三极管和（ ）三极管等。（三）、教师点拨2、三极管的电流放大作用（1）三极管放大条件要使三极管能够正常放大信号，发射结应加正向电压，集电结应加反向电压。d % d %/ VNPN反向偏置。（2）.三极管的电流放大作用Fli位褂Pff三极管各电极电流关系的测量电路三极管电流分配关系：IE=IC+IB三极管电流放大倍数：3 = IC / IB当厶IB有一微小变化，就能引起 IC较大的变

4、化，这种现象称为三极管的电流放大作用。在实际放大电路中，除了共发射极联接方式外，还有共集电极和共基极联接方式。0 0输出端 £输入端&输岀端0输入端CvC输出端-O共发射极接法共基极接法共集电极接法（四）、课堂练习1三极管具有两个 PN结：结，结；还有三个区，552、放大电路的基本性能是具有能力3、三极管输出特性曲线可分为、和三个区域。（五）课堂小结1三极管结构2、电流分配与放大【课后作业】：【总结反思】课题：2.1晶体三极管（第3、4课时）【学习目标】：1、掌握共射极输入和输出特性，理解其含义；2、了解三极管主要参数的含义，了解器件手册的查阅方法3、学会三极管的测试方法【重

5、点难点】：三极管主要参数及测试方法【导学过程】：一、预习新知：（一）、知识链接1、三极管具有两个 PN结： 结，结；还有三个区， 2、 三极管放大条件 。3、 电流分配关系。（二八自主学习饱柯区1、三极管的特性曲线（1 ）输人特性曲线输人特性曲线是反映三极管输人回路电压和电流关系的曲线，它是在输出电压VCE为定值时，iB与vBE对应关系的曲线。当输入电压vBE较小时，基极电流iB很小，通常近似为零。当vBE大于三极管的死区电压 vth后，iC开始上升。三极管正常导通时，硅管VBE约为0.7V，锗管约为0.3V，此时的VBE值称为三极管工作时的发射结正向压降。（2） 输出特性曲线100 nA放大

6、区Q 40 ACEO020 “ 心=08SOjiA60 piA也截止区输出特性曲线是反映三极管输出回路电压与电流 关系的曲线，是指基极电流IB为某一定值时，集电极电流IC与集电极电压 VCE对应关系的曲线。截止区习惯把IB=0曲线以下的区域称为截止区， 三极管处于截止状态，相当于三极管内部各极开路。在 截止区，三极管发射结反偏或零偏，集电结反偏。放大区它是三极管发射结正偏、集电结反偏时的工作 区域。最主要特点是IC受IB控制，具有电流放大作用。IC已不再受饱和区 当VCE小于VBE时，三极管的发射结和集电结都处于正偏，此时IB控制。此时管子的集电极一发射极间呈现低电阻，相当于开关闭合。二、课堂

7、导学（一）、弓I入三极管器件手册的使用三极管的类型非常多， 从晶体管手册可以查找到三极管的型号，主要用途、主要参数和器件外形等，这些技术资料是正确使用三极管的依据。1三极管型号极管的型号由五部54分组成。第一部分三极管PNP错材料高频小功率序号规格号是数字“ 3”，表示三极管。第二部分是用拼音字母表示管子的材料和极性。A PNP锗材料，BNPN锗材料，C PNP硅材料，D NPN硅材料。第三部分是用拼音字母表示管子的类型。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。第四部分用数字表示器件的序号。第五部分用拼音字母表示规格号。（二）、自主学习汇报三极管的主要参数（1

8、 ）直流参数反映三极管在直流状态下的特性。直流电流放大系数 hFE用于表征管子IC与IB的分配比例。集一基反向饱和电流 ICBO 它是指三极管发射极开路时，流过集电结的反向漏电电流。ICBO大的三极管工作的稳定性较差。ICBO测量电路ICEO测量电路集一射反向饱和电流 ICEO 它是指三极管的基极开路，集电极与发射极之间加上一 定电压时的集电极电流。ICEO是ICBO的(1+ 3 )倍，所以它受温度影响不可忽视。(2 )交流参数是反映三极管交流特性的主要指标。交流电流放大倍数 hfe 通常也写为？，用于表征管子对交流信号的电流放大能力。共发射极特征频率fT三极管的？值下降到1时，所对应的信号频

9、率称为共发射极特征频率，它是表征三极管高频特性的重要参数。(3) 极限参数三极管有使用极限值，如果超出范围则无法保证管子正常工作。集电极最大允许电流 ICM若三极管的工作电流超过ICM,其？值将下降到正常值的2/3以下。集电极最大允许耗散功率 PCM它是三极管的最大允许平均功率。集一射反向击穿电压 V(BR) CEO 它是基极开路时，加在集电极和发射极之间的最 大允许电压。若管子的 VCE超过V ( BR CEO会引起电击穿导致管子损坏。(三) 、教师点拨(三)、三极管引脚与管型的判别(1) 先确定b极(2) 判断e极、c极（四）、课堂练习三个区域。1、三极管输出特性曲线可分为、和2、三极管的

10、直流参数主要有、和，交流参数主要有、，极限参数主要有、和。3、当NPN型硅管处在放大状态时，在三个电极中，极电位最高，极电位最低，基极与发射极电位之差一般为 V（五）课堂小结三极管特性曲线 主要性能参数【课后作业】：【总结反思】课题：22三极管基本放大电路（第 1、2课时）【学习目标】：1、掌握基本放大电路组成形式，熟悉各元件作用2、熟悉放大电路中的电压，电流符号的标示规定3、掌握静态工作点的基本概念，理解静态工作点的必要性4、理解基本放大电路的放大过程【重点难点】：1、各元件作用2、静态工作点的必要性【导学过程】：一、预习新知：（一）、知识链接要使三极管能够正常放大信号，发射结应加正向电压，

11、集电结应加反向电压（二八自主学习共发射极基本放大电路一、基本放大电路的构成1. 电路元件作用共发射极基本放大电路由三极管、电阻和电容所组成。V晶体三极管，起电流放大作用+VCC 直流供电电源Rb 基极偏置电阻C1 输入耦合电容C2 输出耦合电容RC 集电极负载电阻二、课堂导学（一）、弓I入I B、 | C、 | E、 Me、VcEd放大电路的电压、电流符号规定lb、 I c、 I e、Vbe、Vce。直流分量一一用大写字母和大写下标表示，如交流信号一一用小写字母和小写下标表示，如交流和直流叠加信号用小写字母和大写下标表示，如i B、i C、i E、VBE、VCE。（二）、自主学习汇报三种基本放

12、大电路的比较共集电极放大电路共基极放大电路（1）共发射极放大电路的电压、电流、功率放大倍数都较大，所以应用在多级放大器的中间级。（2 ）共集电极放大电路只有电流放大作用，无电压放大作用，它的输入电阻大，输出电阻 小，常用作实现阻抗匹配或作为缓冲电路来使用，也可作为多级放大器的输入级和输出级。（3）共基极放大电路主要是频率特性好，所以多用作高频放大器、高频振荡器及宽频带放（三）、教师点拨放大电路的静态工作点%波形r1 T r1rir；u静态工作点对波形影响实验电路三、放大原理输入交流信号vi通过电容C1的耦合送到三极管的基极和发射极。交流信号vi与直流偏压VBEQft加的vBE波形如图（b）,基

13、极电流iB产生相应的变化，波形如图（c）所示。电流iB经放大后获得对应的集电极电流iC，如图（d）所示。集一射极电压vCE波形与输出电流iC变化情况相反，如图（e）所示。vCE经耦合电容C2隔离直流成分，输出的只是放大信号的交流成分 vo,波形如图（f）所示。（C）放大电路的电压和电流波形（四）、课堂练习1、 放大器的功能是 ，放大电路实质上是一种能量转换器，它将电能转换为 电能，输出给负载。2、 基本放大电路中的三极管其作用是 ，负载电阻RC的作用是（1）、（2 ）、。3、 三极管组成的三种基本放大电路是（1） ，（ 2） ，（3） _4、放大电路的静态工作点通常是指 、和三个直流量。（五）

14、课堂小结固定偏置放大电路放大器的静态工作点放大工程【课后作业】：一、基础训练二、拓展训练或推荐作业【总结反思】：课题：2.3放大电路的分析方法（第 1、2课时）【学习目标】：1、了解放大器的放大倍数、增益、输入电阻、输出电阻的定义2、掌握放大器的直流通路及交流通路的画法要领；3、熟悉用估算法分析放大电路的基本方法；4、了解图解法分析放大电路的要领；5、熟悉截止、饱和失真的波形，掌握消除失真的方法。【重点难点】：1、估算直流参数2、估算交流参数【导学过程】：一、预习新知：（一）、知识链接、和三个直流量1、放大电路的静态工作点通常是指2、为什么要设置静态工作点？（二八自主学习一、主要性能指标1.放

15、大倍数电压放大倍数2.电压增益 Gv=20lgAv (dB)电流放大倍数=二电 流增益 G=20lgAi (dB)功率放大倍数功P功率增益 Gp=10lgAp (dB)输入电阻和输出电阻R Vi输入电阻RiI i输出电阻Ro二、课堂导学(一)、弓I入估算分析法估算分析法是利用电路中已知参数，通过数学方程式近似计算来分析放大电路。常用来估算小信号放大器的静态工作点和放大倍数、输入电阻、输出电阻等。1估算静态工作点(1)画出直流通路电容对直流电相当于开路，因此画直流通路时把电容支路断开即可。基本放大电路(2)根据直流通路得出以下计算公式基本放大电路的直流通路1 BQVcc iBeq略去VBEQ勺影

16、响不计，即I BQVCCRb根据三极管的电流放大特性可得ICQ=3 IBQ输出回路直流通路可得出以下公式VCEQ=VCC-ICQRC2估算交流参数(1)画交流通路把容量较大的电容及直流电源简化为一条短路线。三极管输入电阻 放大器输入电阻 放大器输出电阻 电压放大倍数vo= - icrbe 300+ (1+3 )ri=Rb/rbe rbero=Rc/rce Rcvi= ii( Rb/rbe ) ib rbe(RC/ RL )Av = vo/ vi=-3 (RC/ RL)/ rbe° tip 5-(二八自主学习汇报图解分析法1. 图解法分析静态工作点(1)计算 IBQ,I BQVccfc

17、Rb12V3300 10 11= 40A(2)根据VCEQ=VCC-ICQR作直流负载线(3)确定Q点，直流负载线与IBQ=40A的输出曲线的交点II线性电路郁域性屯略部前2.图解法分析动态工作情况(1)(2)(3)300 kQ1 4knlJ根据vi在输入特性曲线上画ib波形;在输出特性曲线上作交流负载线;在输出特性曲线上，根据ibo +cc(4-12 V)20 iF +0=38波形画输出电压 vCE和输出电流iC波形;分析放大倍数。IS（三）、教师点拨0.20.40.60 上放大波形的失真与消除竦蓟就统右。口處10放大电路的静态工作点设置不合适，将导致放大输出的波形产生失真。1.饱和失真若偏

18、置电阻Rb偏小，基极电流IBQ就较大,由示波器观察到的输出电压vo波形就会产生饱和失真。信号源IQljF心150kQ示彼器IQ0T卜Q,D产生饱和失真的原因是：IBQ偏大时，静态工作点偏高，当输入信号正半周幅度较大 时管子进入饱和区，iB增大无法使iC相应增大，于是会出现饱和失真。2 截止失真IBQ很小，由示波器观察到的输出电压vo波形将若偏置电阻Rb偏大，此时基极电流(a)实验电路(b)截止失真波形(c)图解分析vi的负半周时,产生截止失真的原因是：IBQ偏小时，静态工作点偏低。在输入电压三极管的发射结将在一段时间内处于反向偏置，造成ic负半周、vo的正半周相应的波顶被削去。3. 静态工作点

19、的测量与调整选取一只定值电阻和一只电位器，串联后接入电路用以代替偏流电阻Rb。将万用表置于电流挡，然后串接在集电极回路。接通调试电路电源，缓慢地调节电位器，直至万用表指示的IC电流达到要求。选一个阻值与之相当的固定电阻去代替Rb和RP。(四)、课堂练习1放大倍数用对数形式来表示称为 ，其单位为。2 、 用来衡量小信号放大器的性能，其主要指标有 、 、。3、放大器的基本分析方法主要有两种： 、。对放大器的分析包括两部分：（1） , （2） _4、某一放大器的功率放大倍数为1000,转换为功率增益 Gp= .（五）课堂小结：1、主要性能指标2、交、直流等效通路3、固定偏置放大电路的估算分析4、图解

20、分析法5、波形失真与消除【课后作业】：一、基础训练、拓展训练或推荐作业【总结反思】课题：2.4工作点稳定的放大电路（第一、二课时）【学习目标】：1、了解放大器静态工作点不稳定的主要因数2、熟悉分压式偏置放大电路的静态工作点3、熟悉集电极-基极偏置放大电路的组成及稳定工作点的原理 【重点难点】：静态工作点估算交流参数估算【导学过程】：一、预习新知：（一）、知识链接1、基本放大电路静态工作点估算2、基本放大电路交流参数估算(二八自主学习放大器静态工作点的稳定问题(1) 影响放大器静态工作点稳定的因数：温度变化、电源电压波动、三极管老化、更换三 极管(2) 稳定静态工作点的措施：二、课堂导学(一) 、弓I入分压式偏置放大电路(1)电路构成特点(2 )