《半导体三极管》教案的设计.docx

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《半导体三极管》教案的设计

《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

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：

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：

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。

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：

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

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（BipolarJunctionTransistor）。

2.电流分配关系

Ie=Ib+Ic

3.三极管的三种组态

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）

第三学时半导体三极管输入,输出的特性曲线

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

（1）当时

，相当于发射结的正向伏安特性曲线。

图5三极管的输入特性曲线

（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

图6三极管的输出特性曲线

其输出特性曲线满足下面公式：

其中：

放大区：

iC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：

iC接近零的区域，相当iB=0的曲线的下方。

此时，vBE小于死区电压，集电结反偏。

饱和区：

iC明显受vCE控制的区域，该区域内，一般vCE＜0.7V（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）

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。

ICEO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

 ①V（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。

 ②V（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。

 ③V（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<

各击穿电压大小之间有如下的关系：

V（BR）CBO>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）

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

直观教学法

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

课前提问，检查学生对上节课知识的掌握能力

练习巩固法

巩固提高

举一反三

课前提问，检查学生对上节课知识的掌握能力

课前提问，检查学生对上节课知识的掌握能力