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(共23张PPT)
电子技术基础与应用
任务1.2认识三极管
任务引入
三极管如下图所示，它由1个管体和3个引脚构成，其中3个引脚分别为基极B、集电极C和发射极E。根据半导体组合方式的不同，三极管可分为NPN型和PNP型两种。三极管是基本的半导体器件之一，它具有电流放大作用，是电子电路的核心元件。
任务引入
请选择合适的工具和器材，对三极管进行测试，判断三极管的类型和引脚的极性，并通过逐点法绘制三极管的伏安特性曲线。本任务的知识与技能要求如下表所示。
任务内容 认识三极管 学习程度 识记 理解 应用
学习任务 三极管的结构和电流放大作用 ●
三极管的伏安特性 ●
三极管的主要参数 ●
实训任务 测试三极管的伏安特性 ●
自我勉励 学习目标
任务工单
学生领取任务工单（详见教材），并完成工单内容。
1．知识准备
3．任务实施
2．工具和器材准备
4．任务评价
如下图所示为三极管的结构，它由三层不同性质的半导体组合而成。根据半导体组合方式的不同，三极管可分为NPN型和PNP型两类。
1.2.1 三极管的结构和电流放大作用
相关知识
1．三极管的结构
无论是NPN型三极管还是PNP型三极管，它们均有3个区，即基区、集电区和发射区。这3个区分别引出3个引脚，即基极B、集电极C和发射极E。同时，在3个区的交界处有两个PN结，即集电结和发射结。
相关知识
三极管的电流放大作用是由其内部载流子从发射区到集电区的运动中体现出来的。为保证其内部载流子能够做这样的定向运动，三极管需要满足一定的内部结构条件和外部条件。其中，内部结构条件主要包括以下几点。
三极管的外部条件则是要保证外加电源的极性，使发射结处于正向偏置状态，使集电结处于反向偏置状态。
2．三极管的电流放大作用
相关知识
下面通过一个电流放大实验来说明三极管的电流放大作用。如下图所示为三极管电流放大实验电路，将电源的正、负极分别接三极管的基极B和发射极E，将电源的正、负极分别接三极管的集电极C和发射极E，从而在三极管的发射结施加正向电压、集电结施加反向电压。此时，调节电位器 ，则基极B中的电流 、集电极C中的电流 和发射极E中的电流 都会发生变化，它们的测量数据如表1-11（详见教材）所示。
相关知识
由表1-11可得出以下结论。
王守武：中国半导体事业的拓荒者
半导体器件物理学家、中科院院士王守武，被誉为中国半导体研究的“拓荒者”，在研究与开拓中国半导体材料、半导体器件、光电子器件及大规模集成电路等方面做出了重要贡献。
1950年，已经在美国取得教职的王守武带着妻女毅然返回祖国，在中科院应用物理研究所扎下根来。王守武回国前并未联系国内的工作单位，从事机电专业研究的他按照国家的需要转向了半导体研究，“当时只想为祖国做点贡献，哪里需要就到哪里去。中科院让我去，我就去了。”
……详见教材
砥节砺行
三极管的伏安特性可分为输入特性和输出特性两部分，它们均可通过伏安特性曲线来分析。下面以共发射极放大电路为例，分别对三极管的输入特性和输出特性进行分析。三极管的输入特性曲线和输出特性曲线可通过如上图所示的电路进行测绘。
1.2.2 三极管的伏安特性
相关知识
当 为常数时，输入电路（基极电路）中 与 之间的关系曲线即为输入特性曲线，如下图所示。
1．输入特性
相关知识
当 时，集电极与发射极短接，三极管相当于两个二极管并联， 即为外加在并联二极管上的正向电压，三极管的输入特性曲线与二极管的正向特性曲线相似。
当 时，三极管的输入特性曲线右移，这是因为此时集电结已反向偏置，其内电场已足够大，可以把从发射区进入基区的绝大部分电子收集至集电区。由于此时即使 再增加，只要 不变， 也不再明显减小，因此三极管的输入特性曲线可近似为同一条曲线。
相关知识
点拨
由上图可以看出，在三极管的输入特性中也存在阈值电压，只有当发射结外加电压大于阈值电压时，三极管才会产生基极电流。硅三极管的阈值电压约为0.6 V，锗三极管的阈值电压约为0.2 V。
当 为常数时，输出电路（集电极电路）中的 与 之间的关系曲线即为输出特性曲线，如下图所示。
2．输出特性
相关知识
三极管的输出特性曲线可分为放大区、饱和区和截止区3个区域，这3个区域分别对应三极管3种不同的工作状态。
相关知识
相关知识
点拨
三极管除了具有电流放大作用外，还具有开关作用。将三极管作为开关使用时，三极管的基极是控制极，当 较大时，三极管处于饱和状态，发射极E与集电极C之间的电阻很小，它们如同开关闭合；当 较小或为零时，三极管处于截止状态，发射极E与集电极C之间的电阻很大，它们如同开关断开。
相关知识
三极管的参数是用来表征其性能和适用范围的，是评价三极管质量及选择三极管的主要依据。三极管的主要参数有以下几个。
1.2.3 三极管的主要参数
三极管的电流放大系数包括直流电流放大系数和交流电流放大系数。虽然二者的含义不同，但在实验中发现，这两个参数在放大区的值非常接近，可近似认为相等。
1．电流放大系数
相关知识
2．极间反向电流参数
相关知识
3．极限参数
相关知识
以上三个极限参数可以共同确定三极管的安全工作区，如下图所示。
学习成果评价
指导教师根据学生对本项目的实际学习成果对其进行评价，学生配合指导教师共同完成如下表所示的学习成果评价表。
班级 组号 日期
姓名 学号 指导教师
学习成果/项目名称 半导体器件 评价项目 评价内容 评价方式 满分/分 评分/分
知识
40% PN结的形成 理论测试 4
PN结的单向导电性 4
二极管的结构 2
二极管的伏安特性 4
二极管的主要参数 6
二极管的应用 2
三极管的结构 2
三极管的电流放大作用 6
三极管的伏安特性 4
三极管的主要参数 6
学习成果评价
评价项目 评价内容 评价方式 满分/分 评分/分
技能
40% 判断二极管引脚的极性 实践操作 10
测试二极管的伏安特性 10
判断三极管引脚的极性 10
测试三极管的伏安特性 10
素养
20% 积极参加教学活动，主动学习、思考、讨论 综合评判 6
认真负责，按时完成学习、实践任务 4
团结协作，与组员之间密切配合 4
服从指挥，遵守课堂和实训室纪律 4
守正创新，自信自强 2
合计 100
自我评价 教师评价
谢 谢

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