3.2二極管三極管課件-高中通用技術(shù)選擇性必修1《電子控制技術(shù)》

二、初識模擬電路第三章電子控制技術(shù)的信號處理知識點講解半導(dǎo)體

純凈的半導(dǎo)體硅、鍺的晶體，叫做半導(dǎo)體。每個原子與相鄰的四個原子之間通過共價鍵結(jié)合。知識點講解半導(dǎo)體導(dǎo)電由于熱運動，半導(dǎo)體中電子掙脫束縛，稱為自由電子，帶負電，留下的空位叫空穴，帶正電。它們共同參與導(dǎo)電，成為載流子。（1）溫度越高，半導(dǎo)體的電阻越小。（2）相同條件下，鍺的導(dǎo)電性比硅要好。半導(dǎo)體二極管陽極陰極陰極半導(dǎo)體二極又稱晶體二極管,簡稱二極管由一個PN結(jié)加上引線及管殼構(gòu)成.PN結(jié)具有單向?qū)щ娦浴z波、整流、開關(guān)、穩(wěn)壓等半導(dǎo)體二極管概念特性作用知識點講解PN結(jié)利用摻雜工藝在一塊晶體的兩邊分別形成P型和N型半導(dǎo)體知識點講解PN結(jié)正向偏置PN結(jié)外加正向電壓（P區(qū)接高電勢，N區(qū)接低電勢）時，外電場與耗盡層電場方向相反，相互抵消，耗盡層變窄。當(dāng)電壓足夠大時，外電場完全抵消內(nèi)電場，耗盡層消失，此時，PN結(jié)正向?qū)?。?dǎo)通電壓硅管鍺管發(fā)光二極管以上知識點講解PN結(jié)反向偏置PN結(jié)外加反向電壓（P區(qū)接低電勢，N區(qū)接高電勢）時，外電場與耗盡層電場方向相同，相互加強，耗盡層變寬。電壓越大，耗盡層越寬，自由載流子越難通過耗盡層。此時PN結(jié)反向截止。單向?qū)щ娦訮N二極管的工作原理---單向?qū)щ娦灾R點講解二極管根據(jù)不同功能，可分為整流二極管，穩(wěn)壓二極管，光敏二極管，發(fā)光二極管(LED)等。對應(yīng)符號如下。光敏二極管和穩(wěn)壓二極管工作時需加反偏電壓。普通二極管光敏二極管發(fā)光二極管穩(wěn)壓二極管知識點講解二極管實物圖普通二極管

穩(wěn)壓二極管

發(fā)光二極管

光敏二極管負極色環(huán)

長的引腳是正極知識點講解知識點講解二極管是最常用的電子元件之一，它最大的特性就是單向?qū)щ娦浴＠硐攵O管：正向?qū)〞r，兩端電壓(導(dǎo)通壓降)為零；反向截止時，相當(dāng)于斷開。實際二極管正向?qū)▔航担汗韫?/p>

鍺管18年4月選考11.【加試題】如圖所示的兩個電路，下列關(guān)于流過電阻R1、R2電流方向的判斷中正確的是（）A.由a到b,由c到dB.由a到b,由d到cC.由b到a,由c到dD.由b到a,由d到cA例題例題B例題B例題例題例題下列關(guān)于二極管的說法正確的是（）A.硅二極管的正向?qū)▔航导s為B.紅光LED與藍光LED發(fā)光時的正向壓降相等C.使用萬用表合適的電阻檔可以較準確測出二極管的正向電阻，即在電路導(dǎo)通時的電阻D.通常二極管的外殼上由極性標(biāo)注環(huán)，由標(biāo)注的這一側(cè)引腳為陽極APN結(jié)

經(jīng)過特殊的工藝加工，將P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體緊密的結(jié)合在一起，則在兩種半導(dǎo)體的交界處會出現(xiàn)一個特殊的接觸面，稱為PN結(jié)。三極管組成

半導(dǎo)體三極管的核心是兩個緊靠著的PN結(jié)。兩個PN結(jié)將半導(dǎo)體基片分成三個區(qū)域：發(fā)射區(qū)、基區(qū)和集電區(qū)。由這三個區(qū)各引出一個電極，分別稱為發(fā)射極、基極和集電極，用字母E、B、C表示。通常將發(fā)射極與基極之間的PN結(jié)稱為發(fā)射結(jié)；集電極與基極之間的PN結(jié)稱為集電結(jié)。管腳識別大功率三極管，外殼作為第三根引腳。電流流向

由于半導(dǎo)體基片材料不同，三極管可分為PNP和NPN型兩類。由圖可見，兩種符號的區(qū)別在于發(fā)射極的箭頭方向不同。實際上發(fā)射極箭頭方向就是發(fā)射結(jié)正向偏置電流的方向。IeIbIcIcIbIeIcIbIeIcIbIe三極管電流放大

三極管的電流放大并不是指其自身能把小電流變成大電流，它僅僅是起著一種控制作用，控制著電路中的電源，使其按確定的比例向三極管提供lb,lc和le三個電流。截止?fàn)顟B(tài)：細管水壓很小，不足以打開閥門。放大狀態(tài)：細管水流越大，閥門開啟越大，粗管水流越大——以小控大，以弱控強飽和狀態(tài)：當(dāng)閥門開到一定程度，細管水流增大，粗管水流不再增大

粗管子內(nèi)裝有閥門，閥門的開度由細管子中的水壓控制，水流類比電流，水壓類比電壓三極管工作狀態(tài)1.截止區(qū)Ib=0以下的區(qū)域稱為截止區(qū)。Ib=0,即在死區(qū)電壓之內(nèi)，Ube很小，故發(fā)射結(jié)為反偏，集電結(jié)也為反偏。無論Uce怎么變化，Ic都很小，趨于0,Uce≈Vcc。此時集電極與發(fā)射極相當(dāng)于一只斷開的開關(guān)。2.放大區(qū)指輸出特性曲線之間間距接近相等，且互相平行的區(qū)域。發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏。在這一區(qū)間，基極電流有微小的變化，Ic將按比例發(fā)生較大的變化，即Ic=β*Ib。當(dāng)Uce大于1V左右以后，無論Uce怎樣變化，Ic幾乎不變，這說明三極管具有恒流特性。三極管工作狀態(tài)3.飽和區(qū)三極管工作在這個區(qū)域時，Uce很小，且Uce<Ube,因此發(fā)射結(jié)和集電結(jié)都處于正向偏置。Ic不受Ib的控制，三極管失去放大作用。在飽和區(qū)內(nèi)Uce很小，這種很小的管壓降，稱為飽和壓降Uces，。此時，集電極與發(fā)射極之間相當(dāng)于一只接通的開關(guān)。三極管電流放大由實驗可知：

Ic=β*IbIe=Ib+Ic

即發(fā)射極電流等于基極電流和集電極電流之和，無論是NPN還是PNP。總結(jié)：（1）三極管是電流控制型元件，”以小控大”。（2）三極管的放大作用，需要一定的外部工作條件，即必須保證三極管發(fā)射結(jié)加正向電壓（正偏），集電結(jié)加反向電壓（反偏）。NPN三個電極上的電位分布為Vc>Vb>Ve。PNP三個電極上的電位分布為Vc<Vb<Ve.。三極管電流放大

綜合以上情況可以得出結(jié)論:要使三極管起電流放大作用，必須保證發(fā)射結(jié)加正向偏置電壓，集電結(jié)加反向偏置電壓。

正偏：P區(qū)電位高于N區(qū)電位

反偏：P區(qū)電位低于N區(qū)電位三極管練習(xí)例題3、某三極管電路中，測得三極管的CBE三個引腳電位分別是6V,3.7V,3V,則該三極管工作狀態(tài)是（）。A.截止B.飽和C.放大D.不確定C三極管練習(xí)例題3改編：某放大電路中，測得三極管的三個引腳①②③電位分別是3.7V,6V,3V,則該三極管引腳對應(yīng)正確的是（）。A.①C②B③E

B.①B②C③E

C.①E②B③C

D.不確定再改編：某放大電路中，測得三極管的三個引腳①②③電位分別是6V,6.7V,3V,則該三極管引腳對應(yīng)正確的是（

）。A.①C②B③E

B.①B②C③E

C.①B②E③C

D.不確定BC歸納：一審題，找放大；二排序，定基極;三特殊，三極管練習(xí)例題4、某工作電路中三極管的三個引腳如圖所示，VXY=6V,VXZ=0.7V,則XYZ的引腳分別是（）。

ZYX【解析】假設(shè)X點位“0”電位，則D即：Vx>VZ>VYVc＞Vb＞Ve【思考】若假設(shè)Y或者Z點為參考點，結(jié)果是否會發(fā)生變化？練習(xí)鞏固-9V-2.3V-2V12v-0.7v0v3.3V3.7V3V（1）判斷三極管處于什么狀態(tài)？截止截止飽和練習(xí)鞏固-1V-1.7V-5V0.3V1V-3V-2V-2.7V-2.2V飽和放大截止練習(xí)鞏固5mA80mA2mA(3)判斷三極管的型號及電流大小和方向82mANPN型PNP型三極管NPN型IeIbIcNPN三極管要想能夠工作，必須集電極接高電平，發(fā)射極接低電平，即Uc＞Ue。若三極管接反，即Ue＞Uc，則三極管不工作，三極管截止不導(dǎo)通，電流不能通過三極管。三極管工作狀態(tài)——截止?fàn)顟B(tài)Va=0三極管的三種工作狀態(tài)截止?fàn)顟B(tài)下：Ib太小（Ib≈0），頂不動閥門，閥門的關(guān)閉導(dǎo)致水被困在上面的水管中不能流動（Ic=0；Ie=0）。放大狀態(tài)下：Ib增大，頂開閥門，水會從上面Ic通過打開的閥門流下，和小電流Ib匯入到下管（發(fā)射極），Ie=Ic+Ib。這樣就實現(xiàn)小電流（Ib）控制大電流（Ic）的功能，故名“放大”，放大倍數(shù)為β，Ic=βIb。所以：Ie＞Ic＞Ib。飽和狀態(tài)下：Ib繼續(xù)增大，閥門開到最大，由于管徑的限制，水流趨向于恒定，此時，Ic不會再受Ib的控制，Ib的增大已無法影響Ic。三極管的截止、放大和飽和——PNP型IcIbIePNP三極管要想能夠工作，必須集電極接低電平，發(fā)射極接高電平，即Uc＜Ue。若三極管接反，即Ue＜Uc，則三極管不工作，三極管截止不導(dǎo)通，電流不能通過三極管。三極管工作狀態(tài)——截止?fàn)顟B(tài)Va=0三極管的三種工作狀態(tài)截止?fàn)顟B(tài)下：Ib太?。↖b≈0），頂不動閥門，閥門的關(guān)閉導(dǎo)致水被困在發(fā)射極的水管中不能流動放大狀態(tài)下：Ib增大，頂開閥門，水會從上面Ie通過打開的閥門流下，分流為小電流Ib和大電流Ic，即Ie=Ic+Ib。這樣就實現(xiàn)小電流（Ib）控制大電流（Ic）的功能，故名“放大”，放大倍數(shù)為β，即Ic=βIb。所以：Ie＞Ic＞Ib。飽和狀態(tài)下：Ib繼續(xù)增大，閥門開到最大，由于管徑的限制，水流趨向于恒定，此時，Ic不會再受Ib的控制，Ib的增大已無法影響Ic。三極管的電位分析一個解題技巧AA

三極管電位判定和狀態(tài)判定依據(jù)有哪些？

三極管拓展提升比較三種電路：VccV1RgRpRcViUoVccV2RgRpRcRbViUoVb隨Ue變化Rb隔離發(fā)射結(jié)電位發(fā)射結(jié)鉗位ViVccV2RgRpReRbVi集電結(jié)永不正偏決不會飽和一定會飽和嗎？若基極和發(fā)射極有元器件，又如何？練習(xí)鞏固D練習(xí)鞏固已知該電路的三極管工作在放大狀態(tài)如何調(diào)大Ic？1.增大Vcc2.增大β3.增大Rb4.增大Rp謝謝！三極管工作狀態(tài)——截止?fàn)顟B(tài)調(diào)節(jié)Rp為0，則a點電勢為0，a點與e極的電勢差為0，所以b點與e極的電勢差也為0，即Ube=Ub-Ue=0，發(fā)射結(jié)處于零偏狀態(tài)，發(fā)射結(jié)不導(dǎo)通，e區(qū)的負電荷不會定向移動到b區(qū)，b極和e極之間沒有電流。由于Uc＞0，所以b極和c極之間也沒有電流，此時三極管處于截止?fàn)顟B(tài)。此時Ic=0，Ib=0，Ie=0。若Ub＜Ue，則Ube＜0，發(fā)射結(jié)反偏，發(fā)射結(jié)不導(dǎo)通，三極管截止。此時集電結(jié)反偏。若調(diào)節(jié)Rp，使Ub＞Ue，但Ub-Ue＜0.7V（硅管的導(dǎo)通電壓），發(fā)射結(jié)處于正偏狀態(tài)，但不導(dǎo)通，三極管截止。此時集電結(jié)反偏。截止?fàn)顟B(tài)：發(fā)射結(jié)反偏（零偏），集電結(jié)反偏發(fā)射結(jié)雖然正偏，但Ube小于導(dǎo)通電壓，集電結(jié)反偏三極管工作狀態(tài)——放大狀態(tài)調(diào)大Rp，則a點電勢升高，當(dāng)b點電勢升高到大概0.7v時，即，即Ube=Ub-Ue=0.7v，發(fā)射結(jié)正偏導(dǎo)通，發(fā)射區(qū)的負電荷在be間電場的作用下從e區(qū)定向移動到b區(qū)。由于在截止?fàn)顟B(tài)下，c極電勢為5V，故c極與b極之間的電場使移動到b區(qū)的負電荷大部分向c極移動，形成c極電流Ic，也有極少一部分負電荷向b極移動，形成b極電流。故Ic＞0，Ib＞0。由于Ic和Ib都是e區(qū)電荷移動所產(chǎn)生的，故Ie=Ib+Ic＞0。由于三極管內(nèi)部結(jié)構(gòu)的緣故，此時Ib和Ic具有一定的倍數(shù)關(guān)系，因此用Ic=βIb來表示。故稱此狀態(tài)下的三極管處于放大狀態(tài)。三極管工作狀態(tài)——放大狀態(tài)綜上，當(dāng)加在三極管發(fā)射結(jié)的電壓Ube大于PN結(jié)的導(dǎo)通電壓，并處于某一恰當(dāng)?shù)闹禃r，發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏，此時有Ic=βIb，稱Ib對Ic有控制作用，也可以說Ic對Ib有放大作用，也就是說三極管具有電流放大作用。在放大狀態(tài)下繼續(xù)調(diào)大Rp，則a點電勢繼續(xù)升高，a點與e極的電勢差也會增大，而發(fā)射結(jié)導(dǎo)通后的壓降Ube恒為0.7v不變，故R2兩端電勢差就會增大，流過R2的電流變大，即Ib變大，而Ic=βIb也會跟著變大，R3兩端的電勢差也會變大，而c極電壓會不斷變小。發(fā)射極和集電極之間電壓差Uce=Uc-Ue將變小，在整個過程中，始終滿足0.3v＜Uce＜Vcc。由于Ic流過R3使R3兩端產(chǎn)生電勢差，c極電勢Uc降低，又由于三極管剛從截止?fàn)顟B(tài)進入導(dǎo)通狀態(tài)，Ic還不是很大，故Uc不會降低很多，此時三極電勢滿足Uc＞Ub＞Ue，故發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏。三極管工作狀態(tài)——飽和狀態(tài)在放大狀態(tài)，c極電勢Uc隨著Ic的增大而變小，但由于c極電勢一定要大于e極電勢，故c極電勢不會一直下降，當(dāng)c極和e極之間的電勢差Uce=Uc-Ue≤0.3v時，c極電勢就不會再降低，此時R3兩端的電勢差不會變化，流過R3的電流Ic也不再變化并達到最大值，此時稱三極管進入飽和導(dǎo)通狀態(tài)。在飽和導(dǎo)通狀態(tài)下，如果繼續(xù)增大a點電勢，Ib會繼續(xù)升高，而Ic已經(jīng)達到最大值將保持不變，故飽和狀態(tài)下Ic≠βIb，其計算特征滿足Ic＜βIb。由于Ic和Ib依然是e區(qū)電荷移動所產(chǎn)生的，故Ie=Ib+Ic依舊成立。同時由于Ube=0.7v，Uce≤0.3v，所以三極電勢為Ub＞Uc＞Ue，此時發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)正偏。集電極和發(fā)射極之間相當(dāng)于開關(guān)的導(dǎo)通狀態(tài)。三極管工作狀態(tài)——截止?fàn)顟B(tài)調(diào)節(jié)Rp為0，則a點電勢為5V（Vcc），e極與a點的電勢差為0，所以e極與b點的電勢差也為0，即Ueb=Ue-Ub=0，發(fā)射結(jié)處于零偏狀態(tài)，發(fā)射結(jié)不導(dǎo)通，e區(qū)的正電荷不會定向移動到b區(qū)，e極和b極之間沒有電流，c極和b極之間也沒有電流，此時三極管處于截止?fàn)顟B(tài)。此時Ic=0，Ib=0，Ie=0。若Ub＞Ue，則Ube＞0，發(fā)射結(jié)反偏，發(fā)射結(jié)不導(dǎo)通，三極管截止。此時集電結(jié)反偏。若調(diào)節(jié)Rp，使Ub＜Ue，但Ue-Ub＜0.7V（硅管的導(dǎo)通電壓），發(fā)射結(jié)處于正偏狀態(tài)，但不導(dǎo)通，三極管截止。此時集電結(jié)反偏。三極管工作狀態(tài)——放大狀態(tài)調(diào)大Rp，則a點電勢降低，當(dāng)e極與b點的電勢差為0.7v，即Ueb=Ue-，發(fā)射結(jié)正偏導(dǎo)通，發(fā)射區(qū)的在電荷在eb間電場的作用下從e區(qū)定向移動到b區(qū)。由于在之前的截止?fàn)顟B(tài)下R3上沒有電流，故c極電勢為0V，故b極與c極之間的電場使移動到b區(qū)的正電荷大部分向c極移動，形成c極電流Ic，也有極少一部分負電荷向b極移動，形成b極電流。故Ic＞0，Ib＞0。由于Ic和Ib都是e區(qū)電荷移動所產(chǎn)生的，故Ie=Ib+Ic＞0。由于三極管內(nèi)部結(jié)構(gòu)的緣故，此時Ib和Ic具有一定的倍數(shù)關(guān)系，因此用Ic=βIb來表示。故稱此狀態(tài)下的三極管處于放大狀態(tài)。三極管工作狀態(tài)——放大狀態(tài)綜上，當(dāng)加在三極管發(fā)射結(jié)的電壓Ueb大于PN結(jié)的導(dǎo)通電