電子技術基礎與技能一體化教案

1、課題一半導體器件及其應用半導體器件的概念利用半導體材料特殊電特性來完成特定功能的電子器件。半導體器件的特點體積小、質(zhì)量輕、使用壽命長、輸入功率小、功率轉(zhuǎn)換效率。任務一半導體二極管及其應用學習目標1. 掌握二極管的符號和工作特點，了解二極管的主要參數(shù)。2. 熟悉二極管的識別方法。3. 了解二極管的分類，熟悉它的實際應用。任務引入（四電子數(shù)碼產(chǎn)品在人們的生活中無處不在這些電子產(chǎn)品的電源是什么？如何將插座上的交流工頻電變成直流電?交流電源變壓器整流電路穩(wěn)壓電路狀態(tài)顯示電路二極管整流穩(wěn)壓顯示電路方框整流二極發(fā)光二極穩(wěn)壓二極二級管整流穩(wěn)壓顯示電路二極管是什么？它能起什么作用？相關理論一、二極管的的結構和

2、符號半導體二極管制造材料有硅（Si）、鍺（Ge）及其化合物。半導體材料是指導電性能介于導體和絕緣體之間的物體，常見的有硅和鍺。不加雜質(zhì)的半導體稱為本征半導體。在本征半導體中加不同雜質(zhì)，能產(chǎn)生P型半導體和N型半導體舉例說明你在何處曾經(jīng)見到過二極管，它在電路中起什么作用呢？匸扱負極P鄉(xiāng)Nll-.K負機營殼按照所用材料不同，二極管可分為硅管和鍺管兩大類。交界處形成PN結，從P區(qū)引出的電極為正極，用符號表示。二、二極管的工作特點、主要參數(shù)和分類(1) 二極管的單向?qū)щ娦噪娏鞣较蚨O管的內(nèi)部分為P型半導體區(qū)和N型半導體區(qū)，“A”表示，從N區(qū)引出的電極為負極，用符號“K”反偏截止二極管的導電性能實驗定義：

3、二極管導通時，其正極電位高于負極電位，此時的外加電壓稱為正向電壓，二極管處于正向偏置，簡稱“正偏”；二極管截止時，其正極電位低于負極電位，此時的外加電壓稱為反向電壓，二極管處于反向偏置，簡稱“反偏”。結論：二極管在加正向電壓時導通，加反向電壓時截止，這就是二極管的單向?qū)щ娦浴?2) 二極管的伏安特性曲線二極管的伏安特性曲線2. 二極管的主要參數(shù)(1) 最大整流電流IFM二極管長期運行時允許通過的最大正向平均電流。(2) 最高反向工作電壓URM二極管正常工作時所允許外加的最高反向電壓。(3) 反向電流IR在規(guī)定的反向電壓(vUBR)和環(huán)境溫度下的反向電流。3. 二極管的分類(1)以材料分類，有硅

4、二極管和鍺二極管等?！标栺菀€面接觸型:PN結面積大，用于工頻大電流整流電路一、4川斯I線面接觸型點接觸型、面接觸型二極管的結構示意圖及特點點接觸型：PN結面積小，結電容小，用于檢波和變頻等調(diào)頻電路面接觸型：PN結面積大，用于工頻大電流整流電路整流二極管利用二極管的單向?qū)щ娦阅馨呀涣麟娮儞Q成直流電。穩(wěn)壓二極管利用二極管反向電擊穿時兩端電壓保持穩(wěn)定的特性穩(wěn)定電路兩端電壓。發(fā)光二極管采用磷化鎵或者磷砷化鎵等制成，直接將電能變?yōu)楣饽?。光電二極管能將光照強弱的變化轉(zhuǎn)變成電信號實訓一、實訓目的1. 學會二極管的直觀識別方法。2. 掌握用萬用表對二極管進行質(zhì)量好壞判斷和極性判別的方法。3. 熟悉二極管在整

5、流穩(wěn)壓顯示電路中的應用。電路名稱二極管整流穩(wěn)壓顯示電路序號名稱規(guī)格數(shù)量、實訓器材(2) 以二極管的構造分類，有點接觸型二極管和面接觸型二極管等。(3) 以用途分類，有整流二極管穩(wěn)壓二極管發(fā)光二極管光電二極管點接觸型:PN結面積小，結電容小，用于檢波和變頻等調(diào)頻電路1示波器通用1臺2無線電工具1套3電源變壓器220V/15V1只4電阻器R1300Q1只5R2lkQ1只6二極管VI1N40071只7穩(wěn)壓二極管V21N52471只8發(fā)光二極管V35紅色1只9開關S單刀單擲1個10實驗板1塊三、訓練內(nèi)容1二極管的直觀識別2二極管的測試3二極管在整流穩(wěn)壓顯示電路中的應用四、實訓報告要求1分別畫出二極管整

6、流穩(wěn)壓顯示電路圖和裝配圖。2完成測試記錄。3. 分別說明VI、V2和V3的二極管類型及其在電路中的作用。4. 分析二極管整流穩(wěn)壓顯示電路V2擊穿開路后電路的故障現(xiàn)象。五、評分標準內(nèi)容要求配分評分標準二極管的識別正確識別極性、材料、類型，畫出電路符號401. 名稱每漏寫或者寫錯，扣3分2. 極性、材料、類型每漏寫或者寫錯，扣3分3. 不會識別，每件扣10分4. 不會畫電路符號，每件扣2分二極管的檢測正確使用萬用表判別二極管引腳極性及質(zhì)量好壞401萬用表使用不正確，每件扣3分2.不會判別引腳極性，每件扣3分3不會判別質(zhì)量好壞，每件扣5分二極管的整流、穩(wěn)壓、顯示電路的測量正確使用萬用表判別二極管引腳

7、極性及質(zhì)量好壞40每錯誤測量一項二極官參數(shù)，扣10分任務二半導體三極管及其應用半導體三極管又叫晶體三極管，由于它在工作時半導體中的電子和空穴兩種載流子都起作用，因此屬于雙極型器件，也叫做BJT（BipolarJunctionTransistor，雙極結型晶體管），它是放大電路的重要元件。學習目標1. 掌握三極管的符號和工作特點，了解三極管的主要參數(shù)。2. 熟悉三極管的識別方法。3. 熟悉三極管的分類，了解它的實際應用。任務引入墻壁電燈開關遙控電燈開關一、三極管結構和圖形符號及其分類MP*結枸PNP：結構持號1V后,特性曲線會發(fā)生變化20FlA伽A20g/iF12%60fiA40jjiA人=網(wǎng)O

8、Op.A沁火一定的數(shù)值時，人只與心冇艾：廠kix域中血電結正集電極電流不再亞革腔電流的控制，譏產(chǎn)陽仁稱溝和區(qū)IOOijiA80l*A4rijxA2fl|M012%的（此試城中：/n=D.弋死區(qū)亀壓,燮黴丄I：區(qū)三極管的輸出特性曲線是研究集電極電流IC與電壓UCE之間的關系，是在基極電流IB一定的情況下測試出來的。由三極管的輸出特性曲線可以看出，三極管工作時有三個可能的工作工域三極管的三個工作區(qū)和特點截止區(qū)放大區(qū)飽和區(qū)條件發(fā)射結反偏或零偏發(fā)射結正偏且集電結反偏發(fā)射結和集電結都正偏特點IB=0、IC0IC=BIBiC不再受iB控制三極管飽和時的UCE值稱為飽和壓降，記作UCES,小功率硅管的UCE

9、S約為0.3V,鍺管的UCES約為0.1V。五、三極管的主要參數(shù)和型號命名方法1共射電流放大系數(shù)（1）共射直流電流放大系數(shù)（有時用hFE表示）。（2）共射交流電流放大系數(shù)B（有時用hfe表示）。同一三極管在相同工作條件下。2. 極限參數(shù)(1) 集電極最大允許電流ICM集電極電流過大時，三極管的B值要降低，一般規(guī)定B值下降到正常值的2/3時，所對應的集電極電流。(2) 集電極發(fā)射極反向擊穿電壓U(BR)CEO基極開路時，加在集電極和發(fā)射極之間的最大允許電壓。(3) 集電極最大允許耗散功率PCM集電極電流IC流過集電結時會消耗功率而產(chǎn)生熱量，使三極管溫度升高。根據(jù)三極管的最高溫度和散熱條件來規(guī)定最

10、大允許耗散功率年嗆，要求PCM三ICUCE。例如，低頻小DG三極03BX2OOB，其護在一型b號間中的=3不1同規(guī)R)CEO=18V,PCM=300mW。3丁國產(chǎn)三極管的型號命名方法I同種器件型號的序器件的種材料三極第二位：A鍺PNP管、B鍺NPN管、C硅PNP管、D硅NPN管第三位：X低頻小功率管、D低頻大功率管、G高頻小功率管、A高頻大功率管、K開關管任務實施一、實訓目的1學會三極管的直觀識別方法。2掌握用萬用表對三極管進行極性判別的方法。3通過三極管驅(qū)動電路的測量，理解三極管的工作特點。二、實訓器材電路名稱三極管驅(qū)動電路實訓器材明細表序號名稱規(guī)格數(shù)量15V和12V直流穩(wěn)壓電源2臺2無線電

11、工具1套3三極管V190131只4二極管V2IN40011只5電阻器R11kQ1只6繼電器JHK-DC12V-SHG1只7白熾燈泡HL40W2只8實驗板1塊三、訓練內(nèi)容1三極管的直觀識別23四、實訓報告要求1畫出三極管驅(qū)動電路圖，分析電路工作原理。2.完成測試記錄，分析為什么通過改變ui能控制白熾燈的狀態(tài)，其中三極管在電路中起到什么作用？五、評分標準圭內(nèi)容要求配分評分標準三極管的直觀識別正確識別極性、材料、類型,畫出符號401名稱每漏寫或者寫錯，扣3分2極性、材料、類型每漏寫或者寫錯，扌03分3不會識別，每件扣10分4不會畫電路符號，每件扣2分三極管的檢測正確使用萬用表判別引腳極性及質(zhì)量好壞4

12、01萬用表使用不正確，每步扣3分2不會判別引腳極性，每件扣5分3.不會判別質(zhì)量好壞，每件扣5分三極管熟悉操作步驅(qū)動電路的驟、檢查電路功20一共四步，錯誤一步扣5分測量能課題二放大電路及其應用利用電子器件把微弱的電信號(電壓、電流、功率)增強到所需值的電路稱為放大電路，它在實踐中有非常廣泛的應用。無論日常使用的收音機、擴音器或者精密的測量儀器和復雜的自動控制系統(tǒng)，其中都有各種各樣的放大電路。任務一單管放大電路及其應用學習目標1. 了解固定偏置放大電路的組成和工作原理以及圖解分析的方法。2. 掌握分壓式射極偏置放大電路的組成和穩(wěn)定靜態(tài)工作點原理。3. 掌握射極輸出器的組成和工作特點。4. 熟悉單管

13、放大電路的裝配、調(diào)試與檢修。任務弓入說一說：門鈴是如何工作的？組裝放大電路，理解放大電路的作用，熟悉放大電路調(diào)試方法。相關知識1電路的組成和工作原理(1) 電路組成三極管V基極偏置電阻Rb和RP集電極負載電阻Rc耦合電容C1和C2IkO(:RPLJ%47k11匚何0oC21葉F、VT90】3Hl2Lfl-0(2) 靜態(tài)工作點的設置靜態(tài)放大電路未加信號，即ui=0。定義：靜態(tài)時的直流電流IB、IC和直流電壓UBE、UCE,稱為靜態(tài)工作點，或者簡稱為Q點。放大電路為什么要設置靜態(tài)工作點呢？RP2.2MUFee(網(wǎng)o2kbYT903C2叫F47knI：ltft+10jaFtt-iRP斷開，此時IBQ

14、=0，在輸入端輸入正弦信號電壓ui。當ui處于正半周時，三極管發(fā)射結正偏，但是由于三極管存在死區(qū)，所以只有當信號電壓超過開啟電壓以后，三極管才能導通。當ui處于負半周時，三極管因發(fā)射結反偏而截止。結論如果放大電路設置了合適的靜態(tài)工作點，當輸入正弦信號電壓ui后，信號電壓ui與靜態(tài)電壓UBEQ疊加在一起，三極管始終處于導通狀態(tài)，基極總電流IBQ+ib就始終是單極性的脈動電流，從而保證了放大電路能把輸入信號不失真地加以放大。(3) 動態(tài)工作情況當放大電路輸入交流信號，即ui#0時，稱為動態(tài)。結論：在單級共發(fā)射極放大電路中，輸出電壓uoi與輸入電壓ui頻率相同，波形相似，幅度得到放大，而它們的相位相

15、反。電壓放大作用是一種能量轉(zhuǎn)換作用，即在很小的輸入信號功率控制下，將電源的直流功率轉(zhuǎn)變成了較大的輸出信號功率。2.直流通路和交流通路直流通放大電路中只允許直流電流通過的路徑。交流通一交流信號流通的路徑。RPL,直流通路：放大電路中的電容可以視為開路，電感可以視為短路。交流通路：小容抗的電容以及內(nèi)阻很小的電源，忽略其交流壓降，都可以視為短路?！纠?-1】如圖所示，已知Vcc=6V,Rb=47kQ,RP=253kQ,Rc=2kQ,B=35。求靜態(tài)工作點。直流通路解：由圖可得ICQ=BIBQ=35X0.018=0.63mAUCEQ=VccICQRc=6-0.63X2=4.7V3.輸入電阻、輸出電阻和

16、電壓放大倍數(shù)（1）放大電路的輸入電阻Ri定義：從放大電路輸入端B點看進去的交流等效電阻（不包括信號源的等效內(nèi)阻），稱為放大電路的輸入電阻,用Ri表示。減小信號源的負擔。（2）放大電路的輸出電阻Ro定義：放大電路輸出端看進去的交流等效電阻（不包括負載）稱為放大電路的輸出電阻，用Ro表示。Ro越小，放大電路帶負載的能力越強。1：J6V|+oBPRP。十%Hi.o-二、放大電路的圖解分析方法在三極管的輸入和輸出特性曲線上直接用作圖的方法求解放大電路的工作情況，這種通過作圖分析放大電路性能的方法稱為圖解分析法。1靜態(tài)工作點的圖解分析三極管的輸出特性曲線（2）作直流負載線根據(jù)uCE=VCC-IcRc式確

17、定兩個特殊點M、N令uCE=0,則Ic=VCC/Rc,在輸出特性曲線縱軸（iC軸）可得M點。令Ic=0,則uCE=VCC,在輸出特性曲線橫軸（UCE軸）可得N點。三極管的輸出回路和直流負載線(3) 確定靜態(tài)工作點輸出特性曲線上IB=IBQ的曲線與直流負載線MN的交點直流負載靜態(tài)工作點的確定集電極直流電源【例2-2】如圖所示單管共發(fā)射極放大電路及特性曲線中，已知Rb=280kO,Rc=3kQVCC=12V,試用圖解法確定靜態(tài)工作點。單管共發(fā)射極電路2.動態(tài)工作情況的圖解分析(1) 交流通路的輸出回路Rr交流通路的輸出回路(2)交流負載線1)由于輸入電壓ui=0時,iC=ICQ，管壓降為UCEQ，

18、所以它必然會過Q點。交流負載線方程:(3) 動態(tài)工作情況圖解分析RL=3k，假設輸入信號電壓uBE幅度為0.02V,信號電流ib的幅度為20uA確定交流負載線3.圖解法的應用（1）圖解法分析非線性失真一VV7NPN管截止失真時的輸出波孫./丨X-t11i截止失真靜態(tài)工作點過低，引起iB、iC、uCE的波形失真。飽和失真飽和失真Q點過高，引起iC、uCE的波形失真。（2）用圖解法估算最大輸出幅度最大輸出幅度輸出波形沒有明顯失真時能夠輸出最大電壓，即輸出特性的A、B所限定的范圍。用圖解法估算最大輸出幅度4Q盡量設在線段AB的中點三、分壓式射極偏置放大電路原理與分析1.溫度對靜態(tài)工作點的影響(1)

19、溫度對ICBo的影響IC增加(2) 溫度對的影響(3) 溫度對輸入特性的影響溫度上升時，參數(shù)的變化都會使集電極靜態(tài)電流ICQ隨溫度升高而增加，從而使Q點隨溫度變化。要想使ICQ基本穩(wěn)定不變，就要求在溫度升高時，電路能自動地適當減小基極電流IBQ。2.分壓式射極偏置放大電路分析(1)組成(2)穩(wěn)定靜態(tài)工作點原理幻+気適當選擇滿足:I1I2IBQ，UBQUBEQ-IVBQ與溫度無關id(2【例2-3】分壓式射極偏置放大電路如所示，已知Vcc=18V,Rb1=39kQ,Rb2=10kQ,Rc=3kQQ,RL=6kQ,B=50，求靜態(tài)工作點。,Re=1.7kRP四、射極輸出器原理與分析1.電路的組成R

20、PIfWflo-LvrwiuIPmF=120kQ。求靜態(tài)工作點。2靜態(tài)工作點的估算【例2-4】如圖所示，已知Vcc=12V,Re=2kQ,B=30,Icq=bIbq=30X0.062=1.86mACQBQU=VIR心VIR=12186X2=83VCEQCCEQeCCCQe3射極輸出器的特點（1）電壓放大倍數(shù)小于1,且接近于1。（2）輸出電壓與輸入電壓相位相同。（3）輸入電阻大。（4）輸出電阻小。由于射極輸出器的輸出電壓uo和輸入電壓ui相位相同且近似相等，可以近似看作uo隨著ui的變化而變化,所以射極輸出器又稱為射極跟隨器。4射極輸出器的應用（1）用作輸入級（2）用作輸出級（3）用在兩級共射放

21、大電路之間作為隔離級（或簡稱為緩沖級）任務實施一、實訓目的1學會單管放大電路的裝配，體驗單管放大電路的放大作用。2學會單管放大電路靜態(tài)工作點和動態(tài)參數(shù)的測量方法。3. 理解合理設置靜態(tài)工作點的意義，觀察靜態(tài)工作點變化導致的波形失真。4. 熟悉單管放大電路的檢修方法。電路名稱單管放大電路及其應用序號名稱規(guī)格數(shù)量1小波器通用1臺2低頻信號發(fā)生器1臺3無線電工具1套4電位器RP1500kQ1只5RP210kQ1只11電阻R1kQ1只12R6100kQ1只13電解電容C3,C410uF/25V2只16三極管V290141只17開關S單刀單擲1個18揚聲器LS8Q1只19實驗板1塊、實訓器材三、訓練內(nèi)容

22、1.單管放大電路裝配圖的設計步驟和方法(1) 確定裝配電路板及尺寸(2) 裝配圖設計(3)裝配圖的修改2單管放大電路的組裝過程rT.+12VfiPJsookiiLR6loomC4|0|iFRAIkllO1HV2*書唆亦二孫冊戲-*衿困宙單報帶孔題嚴侏祁ifMt形*4*i*；醵唆事-I-0i加涉遽爭：j)勺申&拳聊1艇irwr訟.帥3山越心”:槪:;:釦衣陽殆相關知識一、多級放大電路+O陷-O第-級AI第HA2第“級Are1耦合形式耦合問題產(chǎn)生原因：多級放大電路的連接產(chǎn)生了單元電路間的級聯(lián)問題。直接耦合電抗性元件耦合阻容耦合變壓器耦合直接耦合阻容耦合變壓器耦合2.多級放大電路的電壓放大倍數(shù)和輸入

23、、輸出電阻總電壓放大倍數(shù)：Av=AvlXAv2Avn輸入電阻為第一級放大電路的輸入電阻，即Ri=Ril輸出電阻為最后一級放大電路的輸出電阻，即Ro=Ron二、反饋的概念1.定義將電路的輸出量（電壓或電流）的部分或全部，通過一定的元件，以一定的方式回送到輸入回路并影響輸入量（電壓或電流）和輸出量的過程稱為反饋。2.信號的兩種流向正向傳輸：輸入匚輸出開_閉環(huán)反向傳輸：輸出匚輸輸入輸出放大電路.反饋電路三、反饋的分類1.正反饋和負反饋正反饋：增強放大電路凈輸入量變化趨勢的反饋。負反饋：削弱放大電路凈輸入量變化趨勢的反饋。判斷法：瞬時極性法（1）先假設輸入信號在某一瞬間對地極性為+”。（2）從輸入端到

24、輸出端，依次標出放大電路各點的瞬時極性。（3）根據(jù)反饋信號的極性，再與輸入信號進行比較，最后確定反饋極性。負反偽正反饋反饋加到發(fā)射極判別反饋極性示意圖2.電壓反饋和電流反饋電壓反饋：反饋信號取自放大電路的輸出電壓。電流反饋：反饋信號取自放大電路的輸出電流。判斷法：輸出短路法將負載短路，使輸出電壓為零，若反饋信號也為零，則為電壓反饋，否則便是電流反饋。3串聯(lián)反饋與并聯(lián)反饋串聯(lián)反饋：反饋信號在輸入端是與信號源串聯(lián)。并聯(lián)反饋：反饋信號在輸入端是與信號源并聯(lián)。串聯(lián)反并聯(lián)反判斷法：輸入端短路法將輸入端短路，如反饋信號同時被短路，即凈輸入信號為零，則為并聯(lián)反饋；否則為串聯(lián)反饋。也可以從反饋電路在輸入端的連接方式來判別，若輸入信號和反饋信號分別從不同端引入，為串聯(lián)反饋；若二者從同一端引入則為并聯(lián)反饋。4. 直流反饋與交流反饋直流反饋：反饋量中只含有直流量。交流反饋：反饋量中只含有交流量。R5引入的為直流反饋直流負反饋穩(wěn)定靜態(tài)工作點交流負反饋改善放大電路的動態(tài)特性1.放大倍數(shù)下降，穩(wěn)定性提高。2減小了非線性失真。負反饋對非線性失真的影負反饋對通頻帶的影響4改變了放大電路的輸入、輸出電阻(1)串聯(lián)反饋使輸入電阻增大，并聯(lián)反饋使輸入電