汽車電工電子基礎(chǔ) 第2版 教學(xué)大綱 任務(wù)三 認(rèn)知與檢測(cè)晶體管

福建工業(yè)學(xué)校電子講義第15頁(yè)共15頁(yè)項(xiàng)目四常見(jiàn)半導(dǎo)體器件任務(wù)三認(rèn)知與檢測(cè)晶體管【任務(wù)目標(biāo)】知識(shí)目標(biāo)：了解晶體管的結(jié)構(gòu)、電路符號(hào)、引腳、放大特性和開關(guān)特性及其在汽車電路中的應(yīng)用；了解小、中、大功率晶體管的外形特征。核心素養(yǎng)：學(xué)會(huì)類比和分析，養(yǎng)成自學(xué)習(xí)慣和培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)。技能目標(biāo)：用數(shù)字萬(wàn)用表檢測(cè)晶體管類型、鑒別質(zhì)量好壞、BCE極判別和放大倍數(shù)測(cè)量。建議課時(shí)：4課時(shí)?！救蝿?wù)描述】晶體管在汽車當(dāng)中有著廣泛的應(yīng)用，本任務(wù)以萬(wàn)用表測(cè)量為手段，從認(rèn)識(shí)晶體管的特性和結(jié)構(gòu)開始，進(jìn)一步理解晶體管在汽車當(dāng)中的應(yīng)用和工作原理。【任務(wù)實(shí)施】三級(jí)管類型判別與檢測(cè)。一、器材數(shù)字萬(wàn)用表，如圖4-24所示；9012晶體管，如圖4-25所示；9013晶體管，如圖4-26所示。圖4-24數(shù)字萬(wàn)用表圖4-259012晶體管圖4-269013晶體管二、用數(shù)字萬(wàn)用表檢測(cè)晶體管步驟1.晶體管類型和基極檢測(cè)晶體管類型和基極檢見(jiàn)表4-12表4-12晶體管類型和基極檢測(cè)測(cè)量目的測(cè)量9013結(jié)果9012檢測(cè)方法判斷晶體管基極B極并判斷型號(hào)（NPN或PNP）表筆對(duì)調(diào)讀數(shù)相同，為0.645表筆對(duì)調(diào)讀數(shù)相同，為1萬(wàn)用表置于蜂鳴檔先用紅表筆接某一引腳，黑表筆接另外兩個(gè)引PN結(jié)電壓降。再將紅表筆換接另一引腳，重復(fù)以上步驟，直至測(cè)得兩個(gè)電壓降大?。〣極若測(cè)得的兩個(gè)電壓降基本相等且都很小，則為NPN型管；若測(cè)得的兩個(gè)電壓降基本相等且都很大，PNP型管表筆對(duì)調(diào)讀數(shù)相同，為1表筆對(duì)調(diào)讀數(shù)相同，約為0.65分析結(jié)果中間是B極是NPN型管中間是B極是PNP型管2．用數(shù)字萬(wàn)用表檢測(cè)晶體管C極、E極和放大倍數(shù)β晶體管C極、E極和放大倍數(shù)β檢測(cè)如表4-13所示表4-13晶體管C極、E極和放大倍數(shù)β檢測(cè)測(cè)量目的測(cè)量9013結(jié)果9012檢測(cè)方法判斷C、E極讀數(shù)顯示010讀數(shù)顯示039hFE檔PNP、NPN型晶體管測(cè)試座插孔BC、E極，顯示讀數(shù)較大的時(shí)候，對(duì)應(yīng)的就是C、E極。讀數(shù)較大的數(shù)值就是晶體管的放大倍數(shù)讀數(shù)顯示108讀數(shù)顯示266分析結(jié)果從左到右為E、B、C從左到右為E、B、C放大倍數(shù)108（）266（）想一想 既然晶體管能采用上述方法進(jìn)行測(cè)量，那么如果對(duì)比二極管，你能總結(jié)出來(lái)它的結(jié)構(gòu)嗎？它又是怎樣工作的呢？【檢測(cè)評(píng)價(jià)】檢測(cè)評(píng)價(jià)如表4-14所示。表4-14檢測(cè)評(píng)價(jià)序號(hào) 實(shí)操活動(dòng) 步 驟 評(píng)分細(xì)則 分值 得分1準(zhǔn)備工作按需準(zhǔn)備器材和工具準(zhǔn)備正確52判別晶體管類型用萬(wàn)用表判別晶體管的類型和基極操作規(guī)范，檢測(cè)正確203判定C、E極并測(cè)量放大倍數(shù)找出B、C、E極，并判別晶體管的好壞操作規(guī)范，判別正確20讀出放大倍數(shù)正確讀出放大倍數(shù)104晶體管應(yīng)用及電路圖分析說(shuō)出晶體管的應(yīng)用，并舉例進(jìn)行簡(jiǎn)單分析說(shuō)出三個(gè)以上晶體管的應(yīng)用205素養(yǎng)提升類比和創(chuàng)新會(huì)分析晶體管各個(gè)引腳，能進(jìn)行比較研究和分析，養(yǎng)成自學(xué)習(xí)慣和創(chuàng)新意識(shí)10安全文明生產(chǎn)按指導(dǎo)教師要求操作，操作完畢，按要求把器件、工具和萬(wàn)用表歸位，并進(jìn)行工位清潔和整理106時(shí)間限制25min3min15min5分5合計(jì)100 說(shuō)明：以上項(xiàng)目分?jǐn)?shù)扣完為止【知識(shí)鏈接】一、晶體管分類1.按功率分類晶體管按功率分類，分為表4-15所示不同的3種。表4-15不同功率的晶體管種 類 外 形 符 號(hào) 用 途大功率晶體管2N3773多用于音頻功放，功率達(dá)到50W中功率晶體管S8050高頻放大功率1W小功率晶體管S9013低頻放大功率約0.5W2.按類型分類晶體管按類型分類，分為表4-16所示NPN與PNP兩種類型的晶體管。表4-16NPN與PNP兩種類型的晶體管類型外形符號(hào)用途PNP按電路要求使用NPN按電路要求使用二、晶體管的結(jié)構(gòu)晶體管由兩個(gè)PN結(jié)構(gòu)成，兩個(gè)PN結(jié)把整個(gè)半導(dǎo)體基片分成三部分，中間部分是發(fā)射區(qū)和集電區(qū)。根據(jù)P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體的排列方式不同，可分為PNP和NPN兩種。從三個(gè)區(qū)引出相應(yīng)的電極分別為基極b發(fā)射極e和集電極c。發(fā)射區(qū)和基區(qū)之間的PN結(jié)叫發(fā)射結(jié)，集電區(qū)和基區(qū)之間的PN結(jié)叫集電結(jié)。如圖4-27所示，圖中箭頭方向?yàn)榘l(fā)射結(jié)處在正向偏置時(shí)發(fā)射極電流方向。圖4-27 晶體管的結(jié)構(gòu)與電路圖形符號(hào)a）PNP型管及其符號(hào)b）NPN型管及其符號(hào)三、晶體管的開關(guān)作用和放大作用實(shí)驗(yàn)晶體管的開關(guān)作用和放大作用實(shí)驗(yàn)圖如圖4-28所示。圖4-28晶體管的作用實(shí)驗(yàn)電路1．器材12V直流穩(wěn)壓電壓、9013晶體管、可調(diào)電阻、限流電阻、燈泡、電流表、毫安表2．步驟1）根據(jù)圖4-28，接好電路。2）接通電源，調(diào)節(jié)Rx，觀察燈泡L的亮度變化，并填到表4-17中；3）觀察毫安表eq\o\ac(○,mA)和電流表eq\o\ac(○,A)的讀數(shù)，并記錄到表4-17中。表4-17實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄燈泡L的亮度不亮微亮較亮很亮最亮毫安表IB電流表IC3.結(jié)論當(dāng)IB為0時(shí)，Ic也為0，此時(shí)，燈泡不亮，表示晶體管處于截止?fàn)顟B(tài)，相當(dāng)于開關(guān)關(guān)斷；當(dāng)IB為逐漸增大時(shí)，Ic也快速增大，此時(shí)，燈泡逐漸變亮，表示晶體管進(jìn)入放大狀態(tài)；此時(shí)，有IC=βIB當(dāng)IB增大到某一數(shù)值時(shí)，Ic不再增大，此時(shí)，燈泡亮度維持不變，表示晶體管處于飽和導(dǎo)通狀態(tài)，相當(dāng)于開關(guān)接通。四、晶體管的伏安特性晶體管的特性曲線是指各電極間電壓和各電極電流之間的關(guān)系曲線，其中主要有輸入特性曲線和輸出特性曲線兩種?，F(xiàn)分別介紹晶體管的輸入特性曲線、輸出特性曲線。1．輸入特性曲線輸入特性曲線是指為某一固定值時(shí)，輸入回路中的和之間的關(guān)系曲線，如圖4-29所示。圖4-29晶體管的輸入特性曲線輸入回路中，由于發(fā)射結(jié)實(shí)是一個(gè)正向偏置的PN結(jié)，因此，輸入特性就與二極管的正向伏安特性相似，不同的是輸出電壓對(duì)輸入特性有影響。當(dāng)≥1V時(shí)，不同值得輸入曲線基本重合。2．輸出特性曲線輸出特性曲線是指為某一固定值時(shí)，輸出回路中和之間的關(guān)系曲線，如圖4-30所示。在圖中每一條曲線都與一個(gè)值相對(duì)應(yīng)。根據(jù)輸出特性曲線，晶體管的工作區(qū)域可分為三種情況：圖4-30晶體管的輸出特性曲線（1）截止區(qū)把=0時(shí)的曲線與軸之間的區(qū)域稱為截止區(qū)。晶體管工作在截止區(qū)時(shí)，發(fā)射結(jié)和集電結(jié)均為反偏，相當(dāng)于一個(gè)開關(guān)斷開狀態(tài)。在此區(qū)域，晶體管失去了電流放大能力。（2)飽和區(qū)輸出特性曲線族陡直上升且互相重合的曲線與縱軸之間的區(qū)域稱為飽和區(qū)。晶體管工作在飽和區(qū)時(shí)，發(fā)射結(jié)和集電結(jié)都處于正向偏置。在這個(gè)區(qū)域，各值所對(duì)應(yīng)的輸出特性曲線幾乎重合在一起，隨的升高而增大，當(dāng)變化時(shí)，基本不變，≈，即不受的控制，晶體管失去電流放大作用。在此區(qū)域，相當(dāng)于一個(gè)開關(guān)閉合狀態(tài)。（3）放大區(qū)輸出特性曲線的平坦部分與軸之間的區(qū)域稱為放大區(qū)。晶體管處于放大狀態(tài)時(shí)，發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏。在這個(gè)區(qū)域，集電極電流受控于基極電流，體現(xiàn)了晶體管的電流放大作用，有=β。特性曲線的間隔大小反映了管子的β值，體現(xiàn)了不同晶體管的電流放大作用；對(duì)于一定的，基本不受的影響，即無(wú)論怎么變化，幾乎不變，這說(shuō)明晶體管有恒流特性。五、晶體管的參數(shù)晶體管的參數(shù)是設(shè)計(jì)電路、選用晶體管的依據(jù)，主要有電流放大系數(shù)，穿透電流、集電極最大允許電流、反向擊穿電壓和集電極最大耗散功率。1.電流放大系數(shù)β通常晶體管的電流放大系數(shù)β值在20~280，β值太小，放大能力差；β值太大，工作性能不穩(wěn)定。常用的β值在100左右為宜。2.穿透電流基極開路時(shí)（=0），集電極和發(fā)射極之間的反向電流稱為穿透電流，用表示，隨溫度的升高而增大，越小，管子的性能越穩(wěn)定。硅管的穿透電流比鍺管小，因此硅管的穩(wěn)定性較好。3.集電極最大允許電流集電極最大允許電流是指正常工作時(shí)，集電極允許的最大電流。當(dāng)超過(guò)一定值時(shí)，電流放大β系數(shù)會(huì)下降，如果超過(guò)了，β會(huì)下降到無(wú)法正常工作的程度。4.反向擊穿電壓反向擊穿電壓是指基極開路時(shí)，加在集電極和發(fā)射極之間的所能承受的最大反向電壓。用表示。5.集電極最大允許耗散功率晶體管正常工作時(shí)，集電結(jié)所允許的最大耗散功率稱為集電極最大允許耗散功率，用表示。<1W的稱為小功率管，>1W的稱為大功率管。課后測(cè)評(píng)課后測(cè)評(píng)一、填空題1．整流電路把轉(zhuǎn)換為的電路。2．在硅材料本征半導(dǎo)體中摻入微量?jī)r(jià)元素，可形成型半導(dǎo)體；摻入微量?jī)r(jià)元素，就形成了型半導(dǎo)體；在P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體結(jié)合后，在它們的交界處就形成了。3．二極管按結(jié)構(gòu)分有、和三大類。4．畫出電路中二極管的符號(hào)。5．由二極管伏安特性圖可知，在二極管導(dǎo)通后，正向電流與正向電壓呈關(guān)系，正向電流變化較大時(shí)，二極管兩端正向壓降近似于V，硅管的正向壓降為V，鍺管約為V。6．正向?qū)〞r(shí)，認(rèn)為管壓降為零，相當(dāng)于開關(guān)；反向截止時(shí)，認(rèn)為反向電流為零，相當(dāng)于開關(guān)。7．最常使用的元件為PN型二極管。基本的整流電路可分為整流電路和整流電路。8．電子器件中的特殊二極管有、、、變?nèi)荻O管等。9．晶體二極管加一定的電壓時(shí)導(dǎo)通，加電壓時(shí)，這一導(dǎo)電特性稱為二極管的特性。10．晶體管又稱，除了具有開關(guān)作用外，還具有放大作用。11．晶體管根據(jù)組成結(jié)構(gòu)的不同，分為和兩種類型。晶體管的三個(gè)電極分別稱為基極B、和。12．晶體管特性曲線分成三個(gè)區(qū)域：、和。13．晶體管作用有、、。二、判斷題1．半導(dǎo)體導(dǎo)電能力是介于導(dǎo)體與絕緣體之間材料。（）2．本征半導(dǎo)體具有完整單晶體結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體材料