资源简介

任务47 识别三极管
课 时：2课时
一、教材分析与处理
本课题的教学内容选自由高等教育出版社出版、崔陵主编的浙江省电气技术应用专业课程改革成果教材《电子基本电路装接与调试》项目4—直流稳压电源的装接与调试，任务1—三极管的识别与检测。
教材中将“识别三极管”作为“直流稳压电源的装接与调试”的知识与技能基础来处理，主要包括“三极管的分类、三极管的型号命名、三极管的主要参数、常见三极管的种类与用途”等内容。识别三极管是学生该课程中认识的另一种半导体元器件，教材中强调学生对半导体基本知识、常见三极管的种类与用途；熟悉三极管外形和图形符号等基本理论知识的学习与掌握。因此，根据“做中学、做中教”的教学理念，围绕“识别三极管”这一具体的工作任务，将教材中的教学内容划分为——“知道半导体基本知识、了解常见三极管的种类与用途、熟悉三极管外形和图形符号”等具体的任务。
二、学情分析
授课对象是电气技术应用、电气运行与控制等专业二年级学生，通过“电工基本电路安装与测试”等专业核心课程的学习，学生对电工电子基本元器件的认识已有一定的基础，掌握了一定的认识电工电子元器件的基本方法与基本技能，有一定的电工电子常用仪器仪表及工具的使用技能。由于本课程为新开设课程，学生对常用装接工具认知缺乏系统性，但学生对学习本课程的知识、技能有很强烈的兴趣与愿望。
三、设计理念
电子基本电路的识图、安装、测试与应用是本课程的核心技能。基于现代教育思想和教学理论，充分利用信息化技术、数字化资源和理实一体教学环境，通过转换教师角色、优化教学内容、创新教学方法、加强师生互动、注重过程评价等手段，通过“知道半导体基本知识、了解常见三极管的种类与用途、熟悉三极管外形和图形符号”等具体的任务学习，引导学生主动探索、勤于动手、相互竞争学习，激发学生学习兴趣和参与意识，体验“学中做”、“做中学”的乐趣，引导学生通过学习知道半导体基本知识、了解常见三极管的种类与用途、熟悉三极管外形和图形符号，以提高学习兴趣，激发学习动力，培养学生综合职业能力。
四、教学目标
1.知识目标
（1）知道半导体基本知识。
（2）知道常见三极管的种类与用途
2.技能目标
（1）能认识三极管外形和图形符号。
（2）会判断三极管管脚。
3.情感目标
（1）感受学习电气技术的乐趣，激发学习兴趣。
（2）养成仔细观察、认真记录、规范操作和安全文明生产的职业素养。
五、教学重点与难点
1．教学重点：知道半导体基本知识、熟悉三极管外形和图形符号。
2．教学难点：会判断三极管管脚。
六、教法与学法
1.学法
建议根据学情设计任务书，学生根据任务书，通过小组合作学习，按步骤认识半导体基本知识、了解常见三极管的种类与用途、熟悉三极管外形和图形符号，养成仔细观察、认真记录、规范操作和安全文明生产的职业素养。
2.教法
主要采用任务驱动法，以“识别三极管”为任务主线，利用信息技术，变抽象为直观，突出重点，突破难点；应用实践操作法，让学生做中学，达成教学目标。
七、教学准备
1.教师准备：多媒体课件、学习任务书、评价表、网络资源等相关教学资料；若干种常见三极管实物等教学设备。
2.学生准备：按同组异质对学生进行分组，每组2人。
八、课时安排
共计2课时
九、教学资源
教学课件：可从高等教育出版社中职网站http://sve..cn下载，用于辅助教师教学。
十、教学实施建议
1．建议本课在具有理实一体教学功能的“电子基本电路安装与测试实训室”进行，要求实训室设置理论学习区和实践操作训练区，配备多媒体教学设备、计算机及互联网、参考资料柜、器材柜、工具柜等设施，使实训室具备知识讲授、实践操作、小组讨论、成果展示、资料检索等功能，保障学习性工作任务的实施，为完成课程设计目标提供有力支撑。
2．为了保证教学效果，建议课前培养“小导师”，作为课堂教学的助手。
3．建议为每组学生配备若干种常见三极管实物，以保证每位学生都能进行实践操作。
4．课堂教学组织建议采用“任务导入—任务实施—任务小结—任务拓展—评价反馈”的流程形式。
十一、教学过程
（一）任务导入
教师结合课件或实物讲解常见三极管的应用实例，激发学生学习兴趣，明确本次课的学习任务。
（二）任务实施
教师讲解：半导体基本知识，三极管的种类与用途，三极管外形和图形符号等工具种类及其用途。
学生小组合作，根据任务书，对照需求正确识别三极管，并将相关记录填入任务书中。
教师巡视、指导、答疑，并根据学生操作情况解疑，点评学生学习情况。
任务1 认识三极管的分类
三极管是具有放大作用和开关作用的电子器件。根据不同的分类方法，其种类较多，其分类如图4-2所示。
图4-2 三极管的分类
按工作频率分有高频三极管（fα≥3MHz）和低频三极管（fα＜3MHz）；按功率不同分有小功率三极管（PCM≤500mW）、中功率三极管（PCM＝500mW～3W）、大功率三极管（PCM≥3W）；按半导体材料不同分有锗管和硅管，锗管和硅管电气特性的区别，见表4-2。
表4-2 硅管和锗管电气特性的区别
名 称 PN结导通电压（V） 饱 和 压 降 反向漏电流 耐 压
硅管 0.6～0.7 高 小 高
锗管 0.2～0.3 低 大 低
任务2 认识三极管的型号命名
三极管的型号命名通常由5部分组成，如图4-3所示，各部分符号的意义，见表4-4。
图4-3 三极管型号的命名
表4-4 三极管型号命名中各部分的符号及意义
第 1 部 分 第 2 部 分 第 3 部 分 第 4 部 分 第 5 部 分
用阿拉伯数字表示器件的电极数目 用汉语拼音字母表示器件的材料和极性 用汉语拼音字母表示器件的类型 用阿拉伯数字表示序号 用汉语拼音字母表示规格号
符号 意义 符号 意义 符号 意义 意义 意义
3 三极管 A B C D PNP型锗材料 NPN型锗材料 PNP型硅材料 NPN型硅材料 S U L X G D A T 隧道管 光电管 开关管 低频小功率管 截止频率fα＜3MHz 耗散功率PCM＜1W 高频小功率管 截止频率fα≥3MHz 耗散功率PCM＜1W 低频大功率管 截止频率fα＜3MHz 耗散功率PCM≥1W 高频大功率管 截止频率fα≥3MHz 耗散功率PCM≥1W 可控整流器 如第1、2、3部分相同，仅第4部分不同，则是在某些性能参数上有差别 参数等级
【例4-1】3DK104——NPN型硅材料开关三极管
第1部分 第2部分 第3部分 第4部分
电极数3：三极管 材料和极性D：NPN型硅材料 管子类型K：开关管 序号：104
【例4-2】3AX31B——PNP型锗低频小功率三极管
第1部分 第2部分 第3部分 第4部分 第5部分
电极数3：三极管 材料和极性A：PNP型锗材料 管子类型X：低频小功率 序号：31 规格号：B
【例4-3】3AD6A——PNP型锗低频大功率三极管
第1部分 第2部分 第3部分 第4部分 第5部分
电极数3：三极管 材料和极性A：PNP型锗材料 管子类型D：低频大功率 序号：6 规格号：A
【例4-4】3DG6B——NPN型硅高频小功率三极管
第1部分 第2部分 第3部分 第4部分 第5部分
电极数3：三极管 材料和极性D：NPN型硅材料 管子类型X：高频小功率 序号：6 规格号：B
任务3 认识三极管的特性曲线和主要参数
（1）三极管的特性曲线
三极管的特性曲线是描述各极电流与极间电压关系的曲线，通常有输入特性曲线和输出特性曲线，可用晶体管特性图示仪测得。
1）输入特性曲线
输入特性曲线反映三极管的输入电流iB与输入电压uBE关系的特性曲线，如图4-4所示。其实质是发射结（PN结）的特性曲线，表示当uCE一定时，iB与uBE的关系曲线。
图4-4 三极管输入特性曲线 图4-5 三极管输出特性曲线
①当输入电压uBE较小时，基极电流很小，近似为零，这时三极管仍处于截至状态，称为死区。
②当输入电压大于死区电压（硅管约为0.5V，锗管约为0.2V）后，iB开始上升。当处于正常的导通状态，称为导通区，此时对应的三极管上的电压值称为三极管工作时的正向压降（硅管约为0.7V，锗管约为0.3V）
2）输出特性曲线
输出特性曲线反映三极管的输出电流ic与输出电压uCE关系的特性曲线，如图4-5所示。表示当iB一定时，iC与uCE的关系曲线。输出特性曲线可以分为截止区、饱和区和放大区三个区域，三个区域的特点和偏置情况见表4-5。
表4-5 截止区、饱和区和放大区的特点
区域名称 区域位置 区域特点 偏置情况
截止区 iB=0以下的区域 ①iC的大小不受iB大小的控制 ②各极之间呈现大阻值，三极管内部各极开路，相当于开关断开 发射结反偏、 集电结反偏
放大区 特性曲线中近似水平的部分 iC的大小受iB大小的控制，体现了三极管的电流放大（控制）的基本特点 发射结正偏、 集电结反偏
饱和区 特性曲线上升段左侧部分 ①iC的大小不受iB大小的控制 ②集电极与发射极之间呈现低阻值，相当于开关闭合 发射结正偏、 集电结正偏
（2）三极管主要参数
三极管的参数很多，一般可分为直流参数、交流参数和极限参数3大类，见表4-6。
表4-6 晶体三极管的主要参数
种 类 主要参数 说 明
直流参数 直流（静态）放大倍数hFE（） 直流（静态）放大倍数hFE（）是指无交流信号输出时，共发射极电路输出的集电极直流电流IC与基极输入的直流电流IB的比值，即hFE=。它是衡量三极管有无放大作用的主要参数。正常三极管的hFE应有几十倍到几百倍
集电极反向截止电流ICBO 集电极反向截止电流ICBO是指在发射极开路（IE=0），集电极与基极间加上规定的反向电压时的漏电电流。ICBO值是集电结的质量的表征，良好三极管的ICBO值应该很小。在室温下，小功率锗管的ICBO值约为10A，小功率硅管的ICBO约为1A
集电极-发射极反向电流ICEO 集电极-发射极反向电流ICEO，也称穿透电流，是指基极开路时，集电极与发射极之间加上规定的反向电压时，集电极的漏电电流。它是衡量三极管稳定性能的主要指标。如果此值太大，说明此管子不宜使用。当温度升高时，三极管的ICEO和ICBO均会受到影响，锗管的影响尤为突出。
一般，管子的ICBO大约是ICBO的倍，其相互的关系是：ICEO=（1+）ICBO。ICEO和ICBO的数值越小，说明管子的热稳定性越好
交流参数 交流（动态）放大倍数（hfe） 交流（动态）放大倍数（hfe）是指在有信号输入的情况下，共发射极电路集电极电流的变化量IC与基极电流变化量IB的比值，即：＝IC/IB。
当三极管工作在小信号放大状态时，hFE≈hfe（即≈）。由于工艺和材料等原因， 即使同种型号的三极管，值也有很大的差异，一般在10～200。值太小，表明管子电流放大能力差；值太大，表明三极管的性能不稳定
特性频率fT 共发射极交流放大倍数随着工作信号频率的升高而下降。频率越高，值下降越严重。三极管的特征频率fT是当值下降到1时的频率值。也就是说，三极管在这个频率下工作时，已完全失去了交流放大能力。所以，fT的大小反映了晶体管频率特性的好坏。在选用三极管时，一般管子的特征频率要比电路的工作频率高3倍以上。但是并非越高越好，否则，将会引起电路的自激振荡
极限参数 集电极最大允许电流ICM是指当三极管的值下降到最大值的一半时，管子的集电极电流就称为集电极最大允许电流。当管子的集电极电流IC超过一定值时，将引起晶体管某些参数的变化，最明显的是值的下降。因此实际使用时IC要小于ICM。在实际应用中，当IC＞ICM时，虽不至于损坏管子，但电流放大倍数已明显下降，三极管不起放大作用。
集电极最大允许耗散功率PCM。当三极管工作时，集电极电流通过集电结要消耗一定的功率，导致集电结发热。严重时三极管的参数会发生变化，直至烧毁。为此规定三极管集电极温度升高到不至于将集电结烧毁所消耗的功率，称集电极最大耗散功率。在使用时为提高PCM，可给大功率管加上散热片。
集电极-发射极反向击穿电压BVCEO。当基极开路时，集电极与发射极间允许加的最高电压为BVCEO。一般而言，加到集电极和发射极之间的电压一定要小于BVCEO，否则，会造成反向击穿，导致三极管永久损坏
任务4 认识三极管的结构
三极管在电路中用文字符号 “VT”来表示。它是通过一定的工艺，将两个PN结结合在一起的器件。由于受两个PN结的相互影响，三极管呈现出不同于单个PN结的特性，它具有电流放大作用。三极管的内部结构示意图和电路符号，如图4-6所示。它是由两个紧挨着的PN结组成的。三极管有三个区：发射区、基区、集电区，各区引出一个电极依次为发射极(E极)、基极(B极)和集电极(c极)。发射区和基区在交界处形成发射结，基区和集电区在交界处形成集电结。根据各区半导体的类型不同，三极管可分为NPN型和PNP型两大类，电路符号中的箭头表示发射结正偏时的发射极电流方向。
图4-6 晶体三极管的结构和电路符号
任务5 认识常用三极管的外形及引脚
常见的晶体三极管管型与引脚如图4-7所示。
图4-7 常见三极管管型与引脚
（三）任务小结
由学生小结本次课知识要点，并完成任务评价表。
教师通过点评、分析学生学习情况，总结识别三极管D882和9013，并将操作过程、收获体会及实训评价填入表2-5中。
表4-7 三极管检测任务总结表
任务名称 三极管检测
班级 姓名 学号 日期
实训 结果 记录 三极管D882 三极管9013
1.判断三极管管型 2. 识别元件，并在图中标明管脚（集电极C、基极B、发射机E） 1.判断三极管管型 2. 识别元件，并在图中标明管脚（集电极C、基极B、发射机E）
实训 收获
实训 体会
实训评价 评定人 评　　　　语 等级 签名
自 评
互 评
师 评
综 合 评 定
（四）任务拓展
本内容视教学情况，可安排为学生课后延伸拓展作业。
学习不同类型三极管识别相关知识。
十二、作业布置
1.过网络查找有关常用装接工具的图片、使用说明书，了解工具使用的相关知识。
2.完成任务评价表相关内容。
十三、教学反思
1．学生学习情况反馈：
2．教学特色、亮点、不足及改进策略：
教学附件：
课后拓展材料 贴片三极管识别
贴片三极管基本作用是放大，它可以把微弱的电信号放大到一定强度，当然这种转换仍然遵循能量守恒，它只是把电源的能量转换成信号的能量。
贴片三极管和插件三极管是一样的，只不过是封装不同而已。贴片更小，省空间和免去人工插件。
插件一般是TO-92封装，而贴片一般是SOT-23封装，其管脚定义如图4-8所示。
图4-8 贴片三极管管脚定义与封装
两者在放大参数上基本是一样的。
从功能上讲，无论贴片还是插件三级管用途相同：
1.信号放大 （工作在放大区）
2.开关 （工作在饱和区和截止区）
附件 综合职业能力评估表
综合职业能力评估表
任务 评价标准 配分 扣分
着装及仪表仪容 （1）按规范穿工作服 不穿工作服不得进入实训室 （2）仪表仪容整洁 3分 3
人际交往与团队合作 （1）能与师生进行良好的交流沟通 2分 （2）能与同伴良好的合作 2分 4
工作责任感与自主学习 （1）有强烈的工作责任感 2分 （2）能较好地开展自主学习 2分 4
工作态度与吃苦耐劳 （1）工作态度认真 2分 （2）能吃苦耐劳 2分 4
运用7S管理能力 （1）工器具、器材整理到位 1分 （2）实训工位清洁 1分 （3）节约实训材料 1分 （4）实训安全等 1分 （5）技术资料归档 1分 5
备注 各项目的最高扣分不应超过配分数 成绩
学生自评： 学生签名： 年 月 日
教师评语： 教师签名： 年 月 日
评价反馈汇总表
序号 评价项目 得分 总分
1 任务完成评价（占30%）
2 任务评价表（占50%）
3 综合职业能力评估（占20%）

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