81晶體三極管控制電磁閥

1、項(xiàng)目八(project建議完成本學(xué)習(xí)任務(wù)的時(shí)間為8課時(shí)。學(xué)習(xí)任務(wù)導(dǎo)入汽車執(zhí)行器與控制0項(xiàng)目描述在汽車電控系統(tǒng)中，通過各個(gè)功能傳感器采集的信號(hào)送入電腦進(jìn)行處理，然后輸出相應(yīng) 的控制信號(hào)至人功率晶休管騾動(dòng)執(zhí)行器，如電磁閥，噴汕嘴，點(diǎn)火線圈等。本項(xiàng)日我們重點(diǎn) 學(xué)習(xí)執(zhí)行器控制的原理和常用控制元件，包括晶體三極管，場效應(yīng)管等。嫌學(xué)習(xí)任務(wù)一晶體三極管控制電磁閥知識(shí)目標(biāo)（1）掌握晶體二極管的結(jié)構(gòu)原理圖、外部端了接線圖。（2）理解晶體三極管電流放人特性，開關(guān)特性。（3）掌握品體三極管在汽車中的應(yīng)用和基木測量 技能目標(biāo)（1）掌握使用萬用表檢測晶體三極管。（2）理解用儀表分析三極管工作特性參數(shù)。（3）掌握三極管開

2、關(guān)應(yīng)用接線，故障排除。素質(zhì)目標(biāo)（1）規(guī)范課堂6s管理。（2）養(yǎng)成團(tuán)隊(duì)協(xié)作的好習(xí)慣。晶體三極管是最常用的半導(dǎo)體元件z，其發(fā)揮的作用非常大。在汽車電器、電控系統(tǒng) 屮幾乎都離不開它，掌握三極管原理與檢測是現(xiàn)代修車技術(shù)員必備的素質(zhì)。人功率三極管電 路故障常常表現(xiàn)的是執(zhí)行元件不工作。請(qǐng)你檢修由三極管控制的電磁閥電路。學(xué)習(xí)內(nèi)容乂 獲取信息nni引導(dǎo)問題什么是晶體三極管？晶體三極管是一種利用輸入電流控制輸出電流的電流控制型器件，它rti兩個(gè)pn結(jié)構(gòu)成, 在電路屮主要作為放人和開關(guān)元件使用。是內(nèi)部含有兩個(gè)pn結(jié)、外部具有三個(gè)電極的半導(dǎo) 體器件。引導(dǎo)問題2晶體三極管內(nèi)部結(jié)構(gòu)是怎樣的?晶體三極管（簡稱三極管,f同

3、）結(jié)構(gòu)如下圖81所示。集電區(qū)發(fā)射區(qū)發(fā)射結(jié)b耒電極基極發(fā)射區(qū)發(fā)射結(jié)b基極pnp型npn型圖8-1三極管結(jié)構(gòu)示意圖1、從上圖中我們可以知道：三極管內(nèi)部冇發(fā)射區(qū)、基區(qū)和集電區(qū)；引出電極分別為發(fā)射極c、基極b、集電極c。 發(fā)射區(qū)與基區(qū)z間的pn結(jié)稱為發(fā)射結(jié)，集電區(qū)打基區(qū)z間的pn結(jié)稱為集電結(jié)。2、三個(gè)電區(qū)的特點(diǎn):（1）使發(fā)射區(qū)的摻雜濃度最高，以有效地發(fā)射載流子；（2）使基區(qū)摻雜濃度最小，且最薄，以有效地傳輸載流子；（3）使集電區(qū)而積最大，且摻雜濃度小于發(fā)射區(qū)，以有效地收集載流子。3、電路符號(hào)：集電極c發(fā)射極e集電極c集電極c發(fā)射極e發(fā)射極en集電極c 基極b丿圖8-2 -極管的電路符號(hào)iii |引導(dǎo)問

4、題三極管是如何分類的？三極管的種類很多，通常按以下方法進(jìn)行分類：按半體制造材料可分為硅管和錯(cuò)管。硅管受溫度影響較小、工作穩(wěn)定，因此在自動(dòng)控制 設(shè)備中常用硅管。按三極管內(nèi)部基木結(jié)構(gòu)可分為npn型和pnp型兩類。1=1前我國制造的硅管多為npn 型（也有少量pnp型），錯(cuò)管多為pnp型。按工作頻率可分為高頻管和低頻管。工作頻率高于3mhz為高頻管，工作頻率在3mhz 以下為低頻管。按功率可分為小功率管和大功率管。耗散功率小于1w為小功率管，耗散功率大于1w 為大功率管。按用途可分為普通放大三極管和開關(guān)三極管等。iii |引導(dǎo)問題i三極管的放大原理是怎樣的？品體三極管具有電流放人作用，其實(shí)質(zhì)是三極管

5、能以基極電流微小的變化量來控制集電 極電流較大的變化量。這是三極管最基本的和最重要的特性。我們將a ic/ a lb的比值稱為 晶體三極管的電流放大倍數(shù)，用符號(hào)“ 3 ”表示。電流放大倍數(shù)對(duì)于某一只三極管來說是一 個(gè)定值，但隨著三極管工作時(shí)基極電流的變化也會(huì)有一定的改變。三極管還可以作電了開關(guān), 在數(shù)字電路和汽車電路中常用。1、三極管放大條件要使三極管能夠正常放人信號(hào)，發(fā)射結(jié)應(yīng)加正向電壓，集電結(jié)應(yīng)加反向電壓。如卜圖 8-3所示:gpnsnp圖8-3三極管電路偏置電路電源vcc通過偏置電阻rb為發(fā)射結(jié)提供正向偏置，rc阻值小于rb阻值，所以集電 結(jié)處于反向偏置。如下圖弘4所示：圖8-4三極管各電

6、極電流關(guān)系的測址電路從實(shí)驗(yàn)中我們可以得出三極管電路冇由下關(guān)系：三極管電流分配關(guān)系：ie=ic+1b三極管電流放大倍數(shù)：3 = a ic/aib ,當(dāng)a ib有一微小變化，就能引起a ic較大 的變化，這種現(xiàn)象稱為三極管的電流放人作用。三極管的特性曲線是怎樣的?引導(dǎo)問題51、輸入特性曲線輸入特性illi線是反映三極管輸入冋路電壓和電流關(guān)系的illi線，如圖8-5所示。它是在輸 出電壓vce為定值吋，in ai vbe對(duì)應(yīng)關(guān)系的曲線。當(dāng)輸入電壓vbe較小吋，基極電流ib很 小，通常近似為零。當(dāng)vbe大于三極管的死區(qū)電壓vth后，ic開始上升。三極管正常導(dǎo)通時(shí), 硅管vbe約為0.7v,錯(cuò)管約為0.

7、3v,此時(shí)的vbe值稱為三極管工作時(shí)的發(fā)射結(jié)正向壓降。輸入特性實(shí)質(zhì)上就是二極管特性iw線。圖弘5三極管輸入特性曲線2、輸出特性曲線輸岀特性illi線是反映三極管輸出回路電壓與電流關(guān)系的illi線，是指基極電流ib為某一 定值時(shí)，集電極電流ic與集電極電壓vce對(duì)應(yīng)關(guān)系的|11|線。截止區(qū)：習(xí)慣把ib=（） 1111線以下的區(qū)域稱為截止區(qū)，三極管處于截止?fàn)顟B(tài)，相當(dāng)于三極 管內(nèi)部各極開路。在截止區(qū)，三極管發(fā)射結(jié)反偏或零偏，集電結(jié)反偏。此時(shí)c、e相當(dāng)于開 關(guān)斷開。放大區(qū)：它是三極管發(fā)射結(jié)正偏、集電結(jié)反偏時(shí)的工作區(qū)域。最主要特點(diǎn)是ic受ib控 制，具有電流放大作用。飽和區(qū)：當(dāng)vce小于vbe時(shí)，三極管

8、的發(fā)射結(jié)和集電結(jié)都處于正偏，此時(shí)ic已不再受 ib控制。此時(shí)悸子的集電極一發(fā)射極間呈現(xiàn)低電阻，相當(dāng)于開關(guān)閉合。三極管有何主要技術(shù)參數(shù)?引導(dǎo)問題6圖8-6三極管輸出特性曲線（1）集電極最大直流耗散功率（pcm）一般耍求川pcm與原管相等或較人的晶體管進(jìn)行直換。但經(jīng)過計(jì)算或測試，如果原晶體管在整機(jī)電路中實(shí)際直流耗散功率遠(yuǎn)小于其pcm,則可以用pcm較小的品體管置換。(2) 擊穿電壓用于置換的晶體管，必須能夠在整機(jī)中安全地承受最高工作電壓；(3) 集電極最人允許直流電流(icm)一般要求用icm與原管相等或較人的晶體管進(jìn)行宜換。(4) 頻率特性晶體管頻率特性參數(shù)，常用的有以下2個(gè)：(1) 特征頻率f

9、t：它是指在測試頻率足夠高時(shí)，使晶體管共發(fā)射極電流放人系數(shù)時(shí)的頻率。(2) 截止頻率fb：在置換晶體管時(shí),主要考慮ft與fbo通常要求用于置換的晶體管，其 ft與fb,應(yīng)不小于原晶體管對(duì)應(yīng)的ft與fb。iii |引導(dǎo)問題°三極管開關(guān)電路是怎樣的？在汽車電路中，三極管通常用做開關(guān)。圖8-7所示，即為三極管電了開關(guān)的基木電路圖。 由圖87可知，負(fù)載電阻接在三極管的集電極與電源之間，位于三極管ic電流冋路上。截?cái)鄷r(shí)和當(dāng)于開關(guān)斷開飽和時(shí)相當(dāng)于開關(guān)閉合圖8-7三極管開關(guān)原理輸入電壓vb則控制三極管開關(guān)的斷開與閉合動(dòng)作，當(dāng)三極管在截止?fàn)顟B(tài)時(shí)，c、e極 間呈斷開狀態(tài)時(shí)，負(fù)載電流便被阻斷，反之，當(dāng)三

10、極管在飽和狀態(tài)時(shí)，c、e極間呈閉侖狀 態(tài)時(shí)，電流便可以流通。引導(dǎo)問題8三極管開關(guān)和傳統(tǒng)的機(jī)械式開關(guān)相較，有何優(yōu)點(diǎn)?(1) 三極管開關(guān)不具有活動(dòng)接點(diǎn)部分，因此不會(huì)有機(jī)械磨損，可以使用無限多次，一般 的機(jī)械式開關(guān)，由于接點(diǎn)磨損，頂多只能使用數(shù)百丿j次左右，而且其接點(diǎn)易受污損而影響工 作，因此無法在臟亂的環(huán)境下長期運(yùn)作，三極管開關(guān)既無接點(diǎn)又是密封的，無此顧慮。(2) 三極悸開關(guān)的動(dòng)作速度比一般的開關(guān)快，一般開關(guān)的啟閉時(shí)間是以毫秒(ms)來 讓算的，三極管開關(guān)則以微秒(s)計(jì)算的。(3) 三極管開關(guān)沒有躍動(dòng)現(xiàn)彖，一般的機(jī)械式開關(guān)在導(dǎo)通的瞬間會(huì)冇快速的連續(xù)啟閉動(dòng) 作，然后才能逐漸達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。(4) 利

11、用三極管開關(guān)來駟動(dòng)電感性負(fù)載時(shí)，在開關(guān)開啟的瞬間，不致啟火花產(chǎn)生。反之, 當(dāng)機(jī)械式開關(guān)開啟時(shí)，山于瞬間切斷了電感性負(fù)載上的電流，因此電感產(chǎn)牛的瞬間感應(yīng)電壓, 將在接點(diǎn)上引起弧光，這種電弧不但會(huì)侵蝕接點(diǎn)的表而，而且對(duì)能會(huì)造成于擾或危害。7制定計(jì)劃各小組成員制定實(shí)施本次實(shí)訓(xùn)任務(wù)的具體步驟、操作方法，預(yù)期效果。步驟內(nèi)容12345；做出決策教師根據(jù)學(xué)生提交的計(jì)劃進(jìn)行審核評(píng)價(jià)，如果不通過則山教師提出整改意見，通過之后 每小組根據(jù)本小組制定的計(jì)劃實(shí)施任務(wù)。小組評(píng)價(jià)12續(xù)上表3實(shí)施計(jì)劃-、任務(wù)準(zhǔn)備引導(dǎo)問題9完成本次學(xué)習(xí)任務(wù)需要準(zhǔn)備哪些積木、器材?積木連線實(shí)訓(xùn)板萬用表可調(diào)鋰電池模塊三極管元件板子枳木鼻銭養(yǎng)三n

12、n© § g g o oi仇、©開關(guān)熔絲板三極管驅(qū)動(dòng)板三極管特性實(shí)訓(xùn)板電流電壓表積木板三©*b56 6b電磁閥特性實(shí)訓(xùn)板連接導(dǎo)線二、任務(wù)要求d教學(xué)組織分組實(shí)訓(xùn):全班人，每人一組，分為組，套實(shí)訓(xùn)器材，每組小組長一名。職責(zé)分工教師職責(zé)：課堂紀(jì)律與安全管理、實(shí)訓(xùn)器材管理、指導(dǎo)與巡查。學(xué)生職責(zé)：班長協(xié)助教師對(duì)班級(jí)全而管理與監(jiān)控、學(xué)習(xí)委員負(fù)責(zé)器材管理和檢査、團(tuán)委 i!；記負(fù)責(zé)安全與紀(jì)律及索質(zhì)評(píng)價(jià)、副班長負(fù)責(zé)收集和反饋學(xué)生意見，實(shí)訓(xùn)小組長負(fù)責(zé)指導(dǎo)組 內(nèi)學(xué)習(xí)和交流。6s要求：安全整理整頓清潔清掃素養(yǎng)三、任務(wù)步騎步驟一實(shí)訓(xùn)積木板的認(rèn)識(shí)及檢看步驟圖示任務(wù)內(nèi)容完成情況是否口

13、波動(dòng)萬用表檔位開關(guān)，檢查液晶 顯示是否正常。是否口檢查固定電壓輸出、可調(diào)電壓輸 出、電壓顯示是否正常。是否口打開熔斷絲盒，檢杏熔斷絲是否 良好；波動(dòng)開關(guān)，檢查是否正常。續(xù)上表:讀識(shí)電路原理圖與對(duì)應(yīng)接線端 子的功能，檢查元件外觀有無界常。是否口電壓靈和電流表檢杏燈泡有無破裂，燈絲是否良 好；觀察電機(jī)是否良好，有無卡死。讀識(shí)三極管電路符號(hào)與接線端 了的功能，檢查各個(gè)三極管外觀冇無 異常。讀識(shí)積木板電路原理圖與各接 線端子功能，檢查各元件外觀有無杲 常。是否口是否口是否口觀察面板標(biāo)示，按下電源開關(guān)，檢査液晶顯示是否正常。是否口是否口讀識(shí)積木板電路原理圖與各接 線端子功能，檢查電磁閥外觀有無界 常。步

14、驟二三極管元件的認(rèn)知與測量匸作頁讀識(shí)電路板上的原理圖，品體三極管型號(hào)分 別為、; 其中是npn型管；是pnp型管。三極管的三個(gè)電極分別是、三極管管腳判別與性能測試，用萬用表二極 管檔分別測雖三極管三個(gè)電極的導(dǎo)通情況，填寫 下表。測量次數(shù)連接特點(diǎn)數(shù)字表顯示805()855()tip41第一次紅表筆固 定b極ce第二次紅農(nóng)筆固 定c極be第三次紅表筆固定e極bc從上表屮我們可以得出什么結(jié)論?給你一個(gè)陌生的三極管你能川數(shù)字表測量出三個(gè)電極嗎?步驟三三極管電流放大特性實(shí)訓(xùn)步驟圖示i】作頁讀識(shí)電路原理圖，三極管電流放 大特性實(shí)訓(xùn)電路是以三極管為核心， 調(diào)節(jié)lb電流控制ic電流的變化，通過 負(fù)載燈泡亮度和

15、測最電表的變化得出 實(shí)訓(xùn)數(shù)據(jù)，進(jìn)而分析三極管的電流放 大特性原理。用連接導(dǎo)線按照積木連接示意圖 連接成完整電路，連接電路比較復(fù)雜, 請(qǐng)同學(xué)們細(xì)心連接，注意連接前先關(guān) 閉電源開關(guān)。檢杏無謀后接通電源，調(diào)節(jié)電源 電壓為lovo 各測量電表的認(rèn)識(shí)：lb測量的是 ; vbc測量的是； ic測量的是； ie測量的是； vce測量的是o 從左至右調(diào)節(jié)電位器，觀察燈泡亮暗 變化和各電表的讀數(shù)的變化，填寫下 表：工作頁電位器位置lbicievbevce最左端向右旋轉(zhuǎn)1向右旋轉(zhuǎn)2向右旋轉(zhuǎn)3最右端從上表測量結(jié)果我們可以得出結(jié)論:步驟四三極管控制電磁閥開關(guān)電路讀識(shí)電路原理圖，理解各個(gè)元件的作用。 電源：三極管：開關(guān)

16、：基極電阻：燈泡：用連接導(dǎo)線按照積木連接示意圖連 接成完整電路，注意連接前先關(guān)閉電源開 關(guān)。檢查無誤后接通電源，當(dāng)開關(guān)斷開 時(shí)，三極管處于狀態(tài)，用萬用表測量vce二, c、e相當(dāng)于開關(guān),燈泡（填“亮”或“不 亮”）。3i 當(dāng)開關(guān)閉合時(shí)，三極管處于狀態(tài)，用萬用表測量 vce=, c、e相當(dāng)于開（ 關(guān),燈泡,此時(shí)對(duì)rb有何要求？ 。從實(shí)訓(xùn)中我們可以得出結(jié)論，三極管作為功 率控制元件是以lb信號(hào)小電流控制ic負(fù)i載大電流。負(fù)載可以是多種多樣的，依照三極錚控制燈泡電路完成三極 管控制模擬電磁閥電路，記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。步驟五達(dá)林頓管驅(qū)動(dòng)電路實(shí)訓(xùn)步驟圖示工作頁110.5k/1?°o ¥zl

17、 /；!7.2k 1 3k f讀識(shí)達(dá)林頓管內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖知識(shí)鏈接：什么是達(dá)林頓管？達(dá)林頓管就是兩個(gè)三極管接在一起，極性只認(rèn)前面的三極管。具體接法如下，以兩個(gè) 相同極性的三極管為例，前而三極管集電極跟示面三極管集電極相接，前面三極管射極跟 后面三極管基極相接，前面三極管功率一燉比后面三極管小，前面三極管基極為達(dá)林頓管 基極，后面三極管射極為達(dá)林頓管射極，用法跟三極管一樣，放大倍數(shù)是兩個(gè)三極管放大 倍數(shù)的乘積。用連接導(dǎo)線按照積木連接示意 圖連接成完整電路，注意連接前先關(guān) 閉電源開關(guān)。檢杳無謀后接通電源，當(dāng)開關(guān)斷 開吋，達(dá)林頓管處于狀態(tài)，當(dāng)開關(guān)閉合時(shí)，達(dá)林頓管處于狀態(tài)，燈泡o燈泡（填“亮”或“不亮”）。< 、檢查控制評(píng)價(jià)反饋檢查項(xiàng)目結(jié)果或數(shù)據(jù)檢查項(xiàng)目結(jié)果或數(shù)據(jù)檢查項(xiàng)目結(jié)果或數(shù)據(jù)連線是否規(guī) 范是否認(rèn)真觀 察實(shí)訓(xùn)現(xiàn)彖是否單獨(dú)完 成工作頁是否出現(xiàn)界 ?，F(xiàn)象測量數(shù)據(jù)是 否準(zhǔn)確是否嚴(yán)格執(zhí) 行6s管理一、自我評(píng)價(jià)在知識(shí)與技能方面的收獲：掌握的程度牢固掌握基本掌握模糊不清能夠說明晶體三極管內(nèi)部結(jié)構(gòu)特點(diǎn)能夠使川萬用表檢測辨別三極管引腳能夠連接并分析三極管電流放人特性積木 電路能夠連接三極管開關(guān)電路能夠分析三極管開關(guān)電路原理并能排除電