电子技术基础与技能一体化教案

课题一 半导体器件及其应用半导体器件的概念——利用半导体材料特殊电特性来完成特定功能的电子器件。

半导体器件的特点——体积小、质量轻、使用寿命长、输入功率小、功率转换效率。

任务一 半导体二极管及其应用学习目标1．掌握二极管的符号和工作特点，了解二极管的主要参数。

2．熟悉二极管的识别方法。

3．了解二极管的分类，熟悉它的实际应用。

任务引入这些电子产品的电源是什么？如何将插座上的交流工频电变成直流电？二极管是什么？它能起什么作用？相关理论一、二极管的的结构和符号半导体二极管制造材料有硅（Si ）、锗（Ge ）及其化合物。

半导体材料是指导电性能介于导体和绝缘体之间的物体，常见的有硅和锗。

不加杂质的半导体称为本征半导体。

在本征半导体中加不同杂质，能产生P 型半导体和N 型半导体 举例说明你在何处曾经见到过二极管，它在电路中起什么作用呢？电子数码产品在人们的生活中无处不在二极管整流稳压显示电路方框～ 交流电源 变压器 整流电路稳压电路状态显示电路直二级管整流稳压显示电路整流二极发光二极稳压二极按照所用材料不同，二极管可分为硅管和锗管两大类。

二极管的内部分为P型半导体区和N型半导体区，交界处形成PN结，从P区引出的电极为正极，用符号“A”表示，从N区引出的电极为负极，用符号“K”表示。

二、二极管的工作特点、主要参数和分类（1）二极管的单向导电性正偏导通反偏截止二极管的导电性能实验定义：二极管导通时，其正极电位高于负极电位，此时的外加电压称为正向电压，二极管处于正向偏置，简称“正偏”；二极管截止时，其正极电位低于负极电位，此时的外加电压称为反向电压，二极管处于反向偏置，简称“反偏”。

结论：二极管在加正向电压时导通，加反向电压时截止，这就是二极管的单向导电性。

（2）二极管的伏安特性曲线二极管的伏安特性曲线2．二极管的主要参数（1）最大整流电流I FM二极管长期运行时允许通过的最大正向平均电流。

（2）最高反向工作电压U RM二极管正常工作时所允许外加的最高反向电压。

（3）反向电流I R在规定的反向电压（<U BR）和环境温度下的反向电流。

3．二极管的分类（1）以材料分类，有硅二极管和锗二极管等。

（2）以二极管的构造分类，有点接触型二极管和面接触型二极管等。

（3）以用途分类，有 整流二极管 稳压二极管 发光二极管 光电二极管点接触型：PN 结面积小，结电容小，用于检波和变频等调频电路 面接触型：PN 结面积大，用于工频大电流整流电路 整流二极管利用二极管的单向导电性能把交流电变换成直流电。

稳压二极管利用二极管反向电击穿时两端电压保持稳定的特性稳定电路两端电压。

发光二极管采用磷化镓或者磷砷化镓等制成，直接将电能变为光能。

光电二极管能将光照强弱的变化转变成电信号。

实训一、实训目的1．学会二极管的直观识别方法。

2．掌握用万用表对二极管进行质量好坏判断和极性判别的方法。

3．熟悉二极管在整流稳压显示电路中的应用。

二、实训器材电路名称 二极管整流稳压显示电路 序号名称规格数量点接触型：PN 结面积小，结电容小，用于检波和变频等调频电路面接触型：PN 结面积大，用于工频大电流整流电路点接触型面接触型点接触型、面接触型二极管的结构示意图及特点1．二极管的直观识别2．二极管的测试3．二极管在整流稳压显示电路中的应用四、实训报告要求1．分别画出二极管整流稳压显示电路图和装配图。

2．完成测试记录。

3．分别说明V1、V2和V3的二极管类型及其在电路中的作用。

4．分析二极管整流稳压显示电路V2击穿开路后电路的故障现象。

任务二半导体三极管及其应用半导体三极管又叫晶体三极管，由于它在工作时半导体中的电子和空穴两种载流子都起作用，因此属于双极型器件，也叫做BJT（Bipolar Junction Transistor，双极结型晶体管），它是放大电路的重要元件。

学习目标1．掌握三极管的符号和工作特点，了解三极管的主要参数。

2．熟悉三极管的识别方法。

3．熟悉三极管的分类，了解它的实际应用。

任务引入墙壁电灯开关遥控电灯开关电灯开关照明电路中传统的机械开关与声控、光控、遥控开关工作方式有何不同？后面几种电灯开关是如何实现开、关灯功能的？什么是三极管？它有哪些工作特点？在三极管驱动电路中起什么作用？相关理论一、三极管结构和图形符号及其分类NPN型三极管PNP型三极管三极管的结构和图形符号低频三极管高频三极管小功率三极管大功率三极管开关三极管三极管的外形图二、三极管的电流分配关系发射极电流＝集电极电流＋基极电流I E＝I C＋I B集电极电流与发射极电流近似相等I C≈I E三、三极管的电流放大作用共发射极直流电流放大系数共发射极交流电流放大系数当I B有一微小的变化时，就能引起I C较大的变化，这种现象称为三极管的电流放大作用。

β值的大小表明了三极管电流放大能力的强弱。

必须强调的是，这种放大能力实质上是I B对I C的控制能力，因为无论I B还是I C都来自电源，三极管本身是不能放大电流的。

四、三极管的伏安特性曲线1．输入特性三极管的输入特性是研究基极电流I B 与发射结电压U BE 之间的关系当U CB ＞1V 后，U CE 数值的改变对输入特性曲线影响不大。

但是环境温度变化时，三极管的输入特性曲线会发生变化三极管的输出特性曲线是研究集电极电流I C 与电压U CE 之间的关系，是在基极电流I B 一定的情况下测试出来的。

由三极管的输出特性曲线可以看出，三极管工作时有三个可能的工作工域 三极管的三个工作区和特点截止区 放大区 饱和区 条件 发射结反偏或零偏 发射结正偏且集电结反偏 发射结和集电结都正偏特点 I B=0、I C ≈0 △I C=β△I B i C 不再受i B 控制三极管饱和时的U CE 值称为饱和压降，记作U CES ，小功率硅管的U CES 约为0.3V ，锗管的U CES 约为0.1V 。

五、三极管的主要参数和型号命名方法 1．共射电流放大系数（1）共射直流电流放大系数 （有时用h FE 表示）。

（2）共射交流电流放大系数β（有时用h fe 表示）。

同一三极管在相同工作条件下 ≈β 。

2．极限参数=0.5V CEU 1V ≥CEU死区电压，硅管约0.5V ， 锗管约0.1V工作压降：硅管，锗管0.7V ～0.6≈CE U 0.3V～ 0.2≈ BE U（1）集电极最大允许电流I CM 集电极电流过大时，三极管的β值要降低，一般规定β值下降到正常值的2/3时，所对应的集电极电流。

（2）集电极—发射极反向击穿电压U (BR)CEO 基极开路时，加在集电极和发射极之间的最大允许电压。

（3）集电极最大允许耗散功率P CM 集电极电流I C 流过集电结时会消耗功率而产生热量，使三极管温度升高。

根据三极管的最高温度和散热条件来规定最大允许耗散功率P CM ，要求P CM ≥I C U CE 。

例如，低频小功率三极管3CX200B ，其β在55～400之间，I CM=300mA ，U (BR)CEO=18V ，P CM=300mW 。

3．国产三极管的型号命名方法第二位：A 锗PNP 管、B 锗NPN 管、C 硅PNP 管、D 硅NPN 管第三位：X 低频小功率管、D 低频大功率管、G 高频小功率管、A 高频大功率管、K 开关管任务实施一、实训目的1．学会三极管的直观识别方法。

2．掌握用万用表对三极管进行极性判别的方法。

3．通过三极管驱动电路的测量，理解三极管的工作特点。

1．三极管的直观识别 2． 3．四、实训报告要求1．画出三极管驱动电路图，分析电路工作原理。

2．完成测试记录，分析为什么通过改变u i 能控制白炽灯的状态，其中三极管在电路中起到什么作用？ 3DG110B同一型号中的不同规三极材料 器件的种同种器件型号的序三极管驱动电路的测 量 熟悉操作步骤、检查电路功能20 一共四步，错误一步扣5分课题二 放大电路及其应用利用电子器件把微弱的电信号（电压、电流、功率）增强到所需值的电路称为放大电路，它在实践中有非常广泛的应用。

无论日常使用的收音机、扩音器或者精密的测量仪器和复杂的自动控制系统，其中都有各种各样的放大电路。

任务一 单管放大电路及其应用学习目标1．了解固定偏置放大电路的组成和工作原理以及图解分析的方法。

2．掌握分压式射极偏置放大电路的组成和稳定静态工作点原理。

3．掌握射极输出器的组成和工作特点。

4．熟悉单管放大电路的装配、调试与检修。

任务引入说一说：门铃是如何工作的？组装放大电路，理解放大电路的作用，熟悉放大电路调试方法。

相关知识1．电路的组成和工作原理 （1）电路组成 三极管V基极偏置电阻Rb 和RP ′ 集电极负载电阻Rc 耦合电容C1和C2音乐门铃音乐集成电路放大电路（2）静态工作点的设置静态——放大电路未加信号，即u i=0。

定义：静态时的直流电流I B、I C和直流电压U BE、U CE，称为静态工作点，或者简称为Q点。

放大电路为什么要设置静态工作点呢？RP断开，此时I BQ=0，在输入端输入正弦信号电压u i。

当u i处于正半周时，三极管发射结正偏，但是由于三极管存在死区，所以只有当信号电压超过开启电压以后，三极管才能导通。

当u i处于负半周时，三极管因发射结反偏而截止。

结论如果放大电路设置了合适的静态工作点，当输入正弦信号电压u i后，信号电压u i与静态电压U BEQ 叠加在一起，三极管始终处于导通状态，基极总电流I BQ+i b就始终是单极性的脉动电流，从而保证了放大电路能把输入信号不失真地加以放大。

（3）动态工作情况当放大电路输入交流信号，即u i≠0时，称为动态。

结 论：在单级共发射极放大电路中，输出电压u o 与输入电压u i 频率相同，波形相似，幅度得到放大，而它们的相位相反。

电压放大作用是一种能量转换作用，即在很小的输入信号功率控制下，将电源的直流功率转变成了较大的输出信号功率。

2．直流通路和交流通路直流通路——放大电路中只允许直流电流通过的路径。

交流通路——交流信号流通的路径。

直流通路：放大电路中的电容可以视为开路，电感可以视为短路。

交流通路：小容抗的电容以及内阻很小的电源，忽略其交流压降，都可以视为短路。

【例2-1】如图所示，已知V cc=6V ，R b=47k Ω，RP ′=253 k Ω，R c=2 k Ω，β=35。

求静态工作点。

+uBEQ =U BE u CE u R i -=U = o u R i -直流通路解：由图可得I CQ=βI BQ=35×0.018=0.63mAU CEQ=V cc－I CQ R c=6－0.63×2=4.7V3．输入电阻、输出电阻和电压放大倍数（1）放大电路的输入电阻R i定义：从放大电路输入端B点看进去的交流等效电阻（不包括信号源的等效内阻），称为放大电路的输入电阻，用Ri表示。