1、中等职业学校省级专业带头人师资培训 石家庄铁道学院培训基地- 1 -半导体三极管教案设计邯郸市涉县职业技术教育中心 张晓刚课 题 半导体三极管 课 时 4 上课日期 2009-7-23授课教师 河北省邯郸市涉县职业技术教育中心 机电教研室 张晓刚课堂类型 理论基础课 教学方法 讲授法教学工具 电子技术基础 多媒体课件 电子元器件三极管及放大电路教学要求1、通过教学使学生能够掌握三极管的内部结构特点。2、通过课堂知识拓展，了解三极管的命名方法。3、通过课堂教学，能画出三极管的等效电路。教学目的1知识目标：理解三极管的内部结构。2、能力训练：培养学生观察、分析等逻辑思维能力和实际操作技能；3、素质
2、培养：培养学生参与、合作意识，激发学生学习兴趣和乐于探究的精神。主要内容1、半导体三极管的结构及工作原理.2、半导体三极管放大电路的三种基本组态3、从半导体三极管的结构及工作原理入手，重点介绍半导体三极管内部载流子的输运过程、电流分配关系；半导体三极管的特性曲线半导体三极管的特性曲线和主要参数教学重点（了解）知道三极管的分类方法、学会画三极管的符号（掌握）半导体三极管的结构及工作原理半导体三极管内部载流子的输运过程、电流分配关系；（难点）半导体三极管的特性曲线课后记本节课主要使学生能够认识三极管并掌握其内部结构特点，能够熟练画出三极管的图形符号及其等效电路图；我们首先讨论半导体三极管的结构、工
3、作原理、特性曲线和主要参数。随后着重讨论半导体三极管放大电路的三种组态，即共发射极、共集电极和共基极三种放大电路。 教学过程及内容 教法提示中等职业学校省级专业带头人师资培训 石家庄铁道学院培训基地- 2 -第一课时 半导体三极管基本知识一、导入部分：（约 5 分钟）1、导入如图所示是一个扩音器的示意图： 放 大 电 路声 音 信 号 转 换 为 电 信 号 电 信 号 转 换 为 声 音 信 号扬 声 器声 音 话 筒 声 音图 1 扩 音 器 示 意 图其中：话筒是将声音信号转换为电信号， 经放大电路放大后，变成大功率的电信号，推动扬声器，再将其还原为声音信号。放大电路又称放大器，是指能把
4、微弱的电信号转换为较强 的电信号的电子线路。放大器的核心元件（即放大元件）是半导体三极管。这节课我们就来学习三极管的基础知识。二、新课教学（约 25 分钟）半导体三极管也称晶体三极管，是电子电路中最重要的电 子元器件之一。它主要的功能是电流放大和开关作用，配合其他元器件还可以构成振 荡器。1.三极管的内部结构在一块极薄的硅或锗材料的半导体基片上， 经过特殊的工 艺加工，制造出两个 PN结， 这两个 PN 结将整个半导 体基片分为 3 个区域：集电区，基区和发射区。如图所示： CEB集 电 区基 区发 射 区NPNNP型图 2三 极 管 结 构 (3区 2结 )示 意 图集 电 极发 射 极基
5、极 CEB集 电 区基 区发 射 区PNPPN型集 电 极发 射 极基 极其中：基区相对很薄，集电区面 积很大， 发射区载流子的掺杂浓 度很高。对应着三个区分别引出三个电极；即：基极，集 电极和发射极。分 别用英文字母 B,C 和 E 来表示。三极管是由两个 PN 结组成的。我 们把基极和发射极之间 的 PN 结称作发射结，基极和集电极之间的 PN 结称作集电结。关联生活常见的扩音器引出本课的知识点引导思考法运用动画 把抽象的内部结构特点直观化中等职业学校省级专业带头人师资培训 石家庄铁道学院培训基地- 3 -2.三极管的符号半导体三极管的文字符号是：VT.由于半导体材料的不同，按照两个 PN
6、 结的组合方式的不同，可以将三极管分为PNP 和 NPN 两大类。三极管的符号，有一个带箭头的电极是发射极。其中：箭头朝外的是 NPN 型三极管，箭头朝内的是 PNP 型。 实际上箭头所指的方向就是电流的方向。其图形符号如图所示： PNNPECBECB VTVT图 3三 极 管 符 号3.三极管的分类三极管的种类很多，并且不同型号各有不同的用途。三极管大都是塑料封装或金属封装，大的很大，小的很小。按半导体所用材料分有：硅管和锗管。按三极管的导电极性分有：NPN 型管和 PNP 型管按功率分有：小功率管，中功率管和大功率管；按频率分有：低频管和高频管；按用途分有：放大管和开关管；按三极管的封装材
7、料分有:金属封装和玻璃封装等2、课件展示：（约 6 分钟）运用动画课件把三极管的结构演示出来。将抽象的概念具体化，此法直观、形象。围绕问题提醒学生注意 PN 结和电极数目的变化， 观察三极管的 结构图， 结合文字介绍。通过看课件学生能回答但不一定能理解，抓住学生心理，不理解先建立起概念。三、课后作业请同学们结合本节课所学知识用两只二极管画三极管的等效电路图。 附：板书设计主板书 副板书导入新课（约 5 分钟）新授课：（约 25 分钟）1.三极管的内部结构2.三极管的内部结构3.三极管的分类1.课前提问（约 10 分钟）2.课堂小结（约 5 分钟）第二课时 半导体三极管电流分配与放大原理直观教学
8、法比较对照前后呼应区别异同师调试好教学设备，准备播放多媒体课件中等职业学校省级专业带头人师资培训 石家庄铁道学院培训基地- 4 -一、课前提问（约 10 分钟）1.请举例说出三极管在实际生活中的应用？2.请说出三极管的内部机构原理？二、新课教学（约 30 分钟）三极管的放大作用是在一定的外部条件控制下，通过载流子 传输体现出来的。外部条件：发射结正偏，集电结 反偏。1. 内部载流子的传输过程发射区：发射载流子；集电区：收集载流子；基区：传送和控制载流子（以 NPN 为例） 图 4 载流子的传输过程以上看出，三极管内有两种载 流子(自由电子和空穴)参与导电 ，故称为双极型三极管，或 BJT (B
9、ipolar Junction Transistor)。2. 电流分配关系Ie=Ib+Ic3. 三极管的三种组态共发射极接法，发射极作为公共 电极，用 CE 表示。共基极接法，基极作为公共电 极，用 CB 表示。共集电极接法，集电极作为公共 电极，用 CC 表示。4. 放大作用三极管的放大作用，主要是依靠它的发射极电流能够通过 基区传输，然后到达集课前提问，检查学生对上节课知识的掌握能力中等职业学校省级专业带头人师资培训 石家庄铁道学院培训基地- 5 -电极而实现的。实现这一传输过程的两个条件是：（1）内部条件：发射区杂质浓度远大于基区杂质浓度，且基区很薄。（2）外部条件：发射结正向偏置，集
10、电结反向偏置。三、课后小结：（约 5 分钟）通过本节课的学习，同学们 要明确：三极管的放大原理是：以小控大，而不是能量的放大。即：以基极电流的微小 变控制集电极电流的较大变 化。四、课后作业1.请画出三极管的三种组态图。2.请同学们用自己的话复述三极管的内部载流子的传输过程。附：板书设计主板书 副板书新授课：（约 30 分钟）1. 内部载流子的传输过程2. 电流分配关系3. 三极管的三种组态4. 放大作用1.课前提问（约 10 分钟）2.课堂小结（约 5 分钟）练习巩固法巩固提高举一反三中等职业学校省级专业带头人师资培训 石家庄铁道学院培训基地- 6 -第三学时 半导体三极管输入,输出的特性曲
11、线一、课前提问（约 10 分钟）1.请说出三极管的内部电流分配关系？2.请说出三极管的电流放大原理？二、新课教学（约 30 分钟）1. 输入特性曲线 constVBECfi|)(1) 当 时，相当于 发射结的正向伏安特性曲线。(2) 当 时， ，集电结已进入反偏状态，开始收集电子，基区复合减少，同样 的 下， 减小，特性曲 线 右移。(3) 输入特性曲线的三个部分：死区；非线性区；线性区2. 输出特性曲线其输出特性曲线满足下面公式：课前提问，检查学生对上节课知识的掌握能力vCE = 0V vCE 1VVCE0VCE1VBECB0EIconstiCEBVfi|)(图 5 三极管的输入特性曲线图
12、6 三极管的输出特性曲线中等职业学校省级专业带头人师资培训 石家庄铁道学院培训基地- 7 -其中：放大区：i C 平行于 vCE轴的区域，曲 线基本平行等距。此时，发射结正偏，集电结反偏。截止区：i C 接近零的区域，相当 iB=0 的曲线的下方。此时，v BE 小于死区电压，集电结反偏。饱和区：i C 明显受 vCE 控制的区域， 该区域内，一般 vCE0.7V (硅管)。此时，发射结正偏，集电结正偏或反偏 电压很小。三、课堂小结：（约 5 分钟）通过本节课的学习，同学们能 够掌握三极管的输入和输出特性曲 线图的画法，并能利用本节课的知识总结出三极管的输出特性曲线的特点四、课后作业1.请分别
13、画出三极管的输入和输出曲线。2.请同学们利用本节课的知识总结出三极管的输出特性曲线的特点。附：板书设计主板书 副板书新授课：（约 30 分钟）1. 输入特性曲线2. 输出特性曲线1.课前提问（约 10 分钟）2.课堂小结（约 5 分钟）vCE = 0V vCE 1V中等职业学校省级专业带头人师资培训 石家庄铁道学院培训基地- 8 -第四学时 半导体三极管的主要参数一、课前提问（约 10 分钟）1.请画出三极管的输入特性曲线？2.请画出三极管的输出特性曲线？二、新课教学（约 30 分钟）三极管的参数是用来表征管子性能优劣相适应范围的，它是选用三极管的依据。了解这些参数的意义，对于合理使用和充分利
14、用半 导体三极管达到 设计电路的经济性和可靠性是十分必要的。1. 半导体三极管的电流放大系数 (1) 共发射极直流电流放大系数(2) 共发射极交流电流放大系数(3) 共基极直流电流放大系数2. 半导体三极管的极间反向电流(1) 集电极基极间反向饱和电流 ICBO；即发射极开路时，集电结的反向 饱和电流。(2) 集电极发射极间的反向饱和电流 ICEO：即输出特性曲线 IB = 0 那条曲 线所对应的 Y 坐标的数值。I CEO 也称为集电极发射极间穿透电流。注：选用半导体三极管时要选择 ICBO、ICEO 尽可能小， 、不要过大的管子。硅管的ICBO 和 ICEO 比锗 管小，所以硅管的温度稳定
15、性比锗管好。3.半导体三极管的极限参数(1)集电极最大允许电流 ICM ICM 是指 BJT 的参数变化不超过允许值时集电极允许的最大电流。 (2)集电极最大允许功率损耗 PCM PCM 表示集电结上允 许损耗功率的最大值。超 过此值就会使管子性能变坏或烧毁。 PCM= iCvCE (3)反向击穿电压 V （BR ）EBO V（BR ）EBO 是指集电极开路时发射极-基极间的反向击穿电压。 V （BR）CBO V（BR ）CBO 是指发射极开路 时集电极-基极间的反向击穿电压。 V （BR ）CEO V（BR ）CEO 是指基极开路时集电极-发射极间的反向击穿电压。V （BR）CEO V（BR）CES V（BR）CER V（BR）CEO 三、课堂小结（约 5 分钟）通过本节课的学习，同学们 能够掌握三极管的各种参数，并能够很好的去理解它们， 这样在选择三极管的 时候就不会出错。四、课后作业：请同学们说出半导体三极管的参数有哪些？附：板书设计主板书 副板书新授课：（约 30 分钟）1. 半导体三极管的电流放大系数 2. 半导体三极管的极间反向电流3.半导体三极管的极限参数1.课前提问（约 10 分钟）2.课堂小结（约 5 分钟）
