11汽车电工电子技术翟秀军项目四汽车执行器与控制任务一三极管及其控制电路2

1、汽车电工电子技术汽车电工电子技术 - 项目四项目四 汽车执行器与控制汽车执行器与控制 项目描述：项目描述： 在汽车电控系统中，各传感器采集的信号送入计 算机进行处理，然后计算机输出相应的控制信号至大 功率晶体管驱动执行器，如电磁阀、喷油嘴、点火线 圈等。传感器采集的信号很小，要靠放大电路放大后 再送入计算机进行处理。本项目重点学习执行器控制 的原理和常用控制元件，为后续内容打下坚实的基础。 项目任务项目任务 三极管及其控制电路三极管及其控制电路 1 音频信号放大电路音频信号放大电路 3 三极管及其放大电路三极管及其放大电路 2 集成运算放大器及其应用集成运算放大器及其应用 4 任务一任务一 三

2、极管及其控制电路三极管及其控制电路 学习目标：学习目标： 知识目标知识目标 1.了解三极管的结构及分类；了解三极管的结构及分类； 2.理解三极管的电流放大特性；理解三极管的电流放大特性； 3.理解三极管的特性参数。理解三极管的特性参数。 能力目标能力目标 1.掌握万用表检测三极管的方法；掌握万用表检测三极管的方法； 2.掌握三极管工作状态的分析方法；掌握三极管工作状态的分析方法； 3.了解三极管的命名和标示方法。了解三极管的命名和标示方法。 什么是三极管？其内部结构是怎样的？什么是三极管？其内部结构是怎样的？1 三极管如何分类？其外形和封装是怎三极管如何分类？其外形和封装是怎 样的？样的？ 2

3、 三极管的工作原理是怎样的？三极管的工作原理是怎样的？3 任务二任务二 硅三极管和锗三极管的对比。硅三极管和锗三极管的对比。4 三极管的特性曲线是怎样的？三极管的特性曲线是怎样的？5 三极管有哪些特性参数？三极管有哪些特性参数？6 三极管是如何命名和标示的？三极管是如何命名和标示的？ 7 如何判别三极管管型和管脚？如何判别三极管管型和管脚？8 拓展：晶体管开关电路的应用。拓展：晶体管开关电路的应用。9 硅三极管和锗三极管的对比。硅三极管和锗三极管的对比。 引导问题4： 三极管的主要参数 1.电流放大倍数 B C I I 2.极限参数 集电极最大允许电流ICM CM I UCE / V IC /

4、mA 0 IB=0 4 3 2 1 1.5 2.3 反向击穿电压U(BR)CEO c e b UCC U(BR ) CEO 基极开路基极开路 指基极开路时集电极与发射极 间的反向击穿电压。 使用中若超过使用中若超过 此值此值, ,晶体管的晶体管的 集电结就会出集电结就会出 现现。 值的大小反映了晶体管值的大小反映了晶体管 的电流放大能力。的电流放大能力。 ICICM时，晶体管不一定烧时，晶体管不一定烧 损，但损，但值明显下降。值明显下降。 集电极最大允许功耗PCM CM P 晶体管上的功晶体管上的功 耗超过耗超过PCM，管，管 子将损坏。子将损坏。 硅三极管和锗三极管的对比。硅三极管和锗三极管

5、的对比。 引导问题4： 3.极间电流 集电极-发射极反向饱和电流ICEO（穿透电流） 指基极开路时，集电极与发射极之间加一定反向电压时的集 电极电流。该值越小越好。 集电极-基极反向饱和电流ICBO,是少数载流子漂移运动的 结果，其值越小越好。 3.发射结死区电压 锗管为0.20.3V,硅管为0.60.8V 硅三极管和锗三极管的对比。硅三极管和锗三极管的对比。 引导问题4： 例1: 用直流电压表测得放大电路中晶体管T1各电极的对地 电位分别为V1 = +10V，V2= 0V，V3= +0.7V，如图（a）所 示, T2管各电极电位V1 = +0V，V2= -0.3V，V3= -5V，如图 （b

6、）所示，试判断T1和T2各是何类型、何材料的管子，x、 y、z各是何电极？ 2 3 2 1 T 1 3 1 T 1 (a) (b) 解解： 工作在放大区的工作在放大区的NPN型晶体管应满足型晶体管应满足VCVB VE ，PNP型晶体管应满足型晶体管应满足 VCVBV3 V2,，所以，所以1为集电极，为集电极，2为发射极，为发射极，3为基极，满为基极，满 足足VCVB VE,的关系，管子为的关系，管子为NPN型。型。 （2）在图（）在图（b）中，）中，1与与2的电压为的电压为0.3V，可确定为锗管，又，可确定为锗管，又 因因V3V2 V1,，所以，所以3为集电极，为集电极，1为发射极，为发射极，

7、2为基极，满足为基极，满足 VCVB1V的的 特性曲线特性曲线 三极管的特性曲线是怎样的？三极管的特性曲线是怎样的？ 引导问题5： (2) 输出特性曲线 先把先把IB调到调到 某一固定值某一固定值 保持不变。保持不变。 当IB不变时，输出回路中的电流IC与管子输出端电压UCE 之间的关系曲线称为输出特性。 然后调节然后调节UCC使使UCE从从0增增 大，观察毫安表中大，观察毫安表中IC的变的变 化并记录下来。化并记录下来。 UCE UBB UCC RC RB IC IB UBE mA A IE 根据记录可给出IC随UCE变化的 伏安特性曲线，此曲线就是晶体 管的输出特性曲线。 IB UCE /

8、 V IC /mA 0 三极管的特性曲线是怎样的？三极管的特性曲线是怎样的？ 引导问题5： UBB UCC RC RB IC IB UBE mA A IE 再调节再调节IB1至至 另一稍小的另一稍小的 固定值上保固定值上保 持不变。持不变。 仍然调节仍然调节UCC使使UCE从从0增增 大，继续观察毫安表中大，继续观察毫安表中IC 的变化并记录下来。的变化并记录下来。 UCE 根据电压、电流的记录值可绘 出另一条IC随UCE变化的伏安特性 曲线，此曲线较前面的稍低些。 UCE / V IC /mA 0 IB IB1 IB2 IB3 IB=0 如此不断重复上述过程，我们即可得到不同基极电流IB 对

9、应相应IC、UCE数值的一组输出特性曲线。 输出曲线开始部分很输出曲线开始部分很 陡，说明陡，说明IC随随UCE的增的增 加而急剧增大。加而急剧增大。 当当UCE增至一定数值时增至一定数值时(一般小于一般小于1V) ，输出特性曲线变得平坦，表明，输出特性曲线变得平坦，表明IC基基 本上不再随本上不再随UCE而变化。而变化。 三极管的特性曲线是怎样的？三极管的特性曲线是怎样的？ 引导问题5： 当IB一定时，从发射区扩散到基区 的电子数大致一定。当UCE超过1V以 后，这些电子的绝大部分被拉入集 电区而形成集电极电流IC 。之后即 使UCE继续增大，集电极电流IC也不 会再有明显的增加，具有恒流特

10、性。 UCE / V IC /mA 0 20 A IB=0 40 A 60 A IB=100 A 80 A 4 3 2 1 1.5 2.3 当IB增大时，相应IC也增大，输出特性曲线上移， 且IC增大的 幅度比对应IB大得多。这一点正是晶体管的电流放大作用。 从输出特性曲线可求出三极管的电流放大系数。 IB=40 A 取任意再两条特性曲线上的平坦段，读出其基极电流之差； 再读出这两条曲线对应的集电极电流之差IC=1.3mA； IC 于是我们可得到三极管的电流放大倍数： 三极管的特性曲线是怎样的？三极管的特性曲线是怎样的？ 引导问题5： UCE / V IC /mA 0 20 A IB=0 40

11、 A 60 A IB=100 A 80 A 4 3 2 1 1.5 2.3 输出特性曲线上一般可分为三个区： 饱和区饱和区。当。当发射结和发射结和 集电结均为正向偏置集电结均为正向偏置 时，三极管处于饱和时，三极管处于饱和 状态。此时集电极电状态。此时集电极电 流流IC与基极电流与基极电流IB之之 间不再成比例关系，间不再成比例关系， IB的变化对的变化对IC的影响的影响 很小。很小。 截止区截止区。当基极电。当基极电 流流IB等于等于0时，晶体时，晶体 管处于截止状态。管处于截止状态。 实际上当发射结电实际上当发射结电 压处在正向死区范压处在正向死区范 围时，晶体管就已围时，晶体管就已 经截

12、止，为让其可经截止，为让其可 靠截止，常使靠截止，常使UBE 小于和等于零。小于和等于零。 晶体管工作在放大状态时，发射结正 偏，集电结反偏。在放大区，集电极电 流与基极电流之间成倍的数量关系， 即晶体管在放大区时具有电流放大作用。 此时UCE小于UBE,规定： UCE=UBE时，为临近饱和状态， 用UCES（0.3或0.1）表示，此时 集电极临近饱和电流是 / / CSBS CCC C CESCC CS II RV R VV I 临近饱和基极电流 管子深度饱和时，硅管的VCE约为0.3V，锗管约为0.1V, 由于深度饱和时VCE约等于0，晶体管在电路中犹如一个 闭合的开关。 三极管的特性曲线

13、是怎样的？三极管的特性曲线是怎样的？ 引导问题5： UBB UCC RC RB IC IB UBE mA A IE / / CSBS CCC C CESCC CS II RV R VV I 临近饱和基极电流 管子处于饱和状态 管子处于放大状态， CSC CSC Ii Ii 显然，双极型三极管具有电流放大能力。式中的值称为 三极管的电流放大倍数。不同型号、不同类型和用途的三 极管，值的差异较大，大多数三极管的值通常在几十 至几百的范围。 由此可得：微小的基极电流IB可以控制较大的集电极电流 IC，故双极型三极管属于电流控制器件。 三极管有哪些特性参数？三极管有哪些特性参数？ 引导问题6： 集电极

14、最大允许电流ICM CM I UCE / V IC /mA 0 IB=0 4 3 2 1 1.5 2.3 反向击穿电压U(BR)CEO c e b UCC U(BR ) CEO 基极开路基极开路 指基极开路时集电极与发射极 间的反向击穿电压。 使用中若超过使用中若超过 此值此值, ,晶体管的晶体管的 集电结就会出集电结就会出 现现。 ICICM时，晶体管不一定烧时，晶体管不一定烧 损，但损，但值明显下降。值明显下降。 集电极最大允许功耗PCM CM P 晶体管上的功晶体管上的功 耗超过耗超过PCM，管，管 子将损坏。子将损坏。 三极管有哪些特性参数？三极管有哪些特性参数？ 引导问题6： 2.极

15、间电流 集电极-发射极反向饱和电流ICEO（穿透电流） 指基极开路时，集电极与发射极之间加一定反向电压时的集 电极电流。该值越小越好。 集电极-基极反向饱和电流ICBO,是少数载流子漂移运动的 结果，其值越小越好。 三极管是如何命名和标示的？三极管是如何命名和标示的？ 引导问题7： 例如：例如：3DG183DG18表示表示NPNNPN型硅材料高频三极管型硅材料高频三极管 第一部分：用数字表示半导体器件有效电极数目。第一部分：用数字表示半导体器件有效电极数目。2-2-二极管、二极管、3-3-三极管三极管 第二部分：用汉语拼音字母表示半导体器件的材料和极性。第二部分：用汉语拼音字母表示半导体器件的

16、材料和极性。 第三部分：用汉语拼音字母表示半导体器件的内型。第三部分：用汉语拼音字母表示半导体器件的内型。 第四部分：用数字表示序号第四部分：用数字表示序号 三极管是如何命名和标示的？三极管是如何命名和标示的？ 引导问题7： v半导体器件型号由五部分组成。五个部分意义如下：半导体器件型号由五部分组成。五个部分意义如下： v第一部分：用数字表示半导体器件有效电极数目。第一部分：用数字表示半导体器件有效电极数目。2-2-二极管、二极管、3-3-三极管三极管 v第二部分：用汉语拼音字母表示半导体器件的材料和极性。表示二极管时：第二部分：用汉语拼音字母表示半导体器件的材料和极性。表示二极管时：A-NA

17、-N 型锗材料、型锗材料、B-PB-P型锗材料、型锗材料、C-NC-N型硅材料、型硅材料、D-PD-P型硅材料。表示三极管时：型硅材料。表示三极管时：A-PNPA-PNP 型锗材料、型锗材料、B-NPNB-NPN型锗材料、型锗材料、C-PNPC-PNP型硅材料、型硅材料、D-NPND-NPN型硅材料。型硅材料。 v第三部分：用汉语拼音字母表示半导体器件的内型。第三部分：用汉语拼音字母表示半导体器件的内型。P-P-普通管、普通管、V-V-微波管、微波管、W-W- 稳压管、稳压管、C-C-参量管、参量管、Z-Z-整流管、整流管、L-L-整流堆、整流堆、S-S-隧道管、隧道管、N-N-阻尼管、阻尼管

18、、 U-U-光电器件、光电器件、 K-K-开关管、开关管、X-X-低频小功率管低频小功率管(F3MHz,Pc1W)(F3MHz,Pc3MHz,Pc3MHz,Pc1W)、 D -D -低频大功率管（低频大功率管（f1W)f1W)、A-A-高频大功率管（高频大功率管（f3MHz,Pc1W)f3MHz,Pc1W)、T-T-半导半导 体晶闸管（可控整流器）、体晶闸管（可控整流器）、Y-Y-体效应器件、体效应器件、B-B-雪崩管、雪崩管、J-J-阶跃恢复管、阶跃恢复管、CS-CS-场效场效 应管、应管、BT-BT-半导体特殊器件、半导体特殊器件、FH-FH-复合管、复合管、PIN-PINPIN-PIN型管、型管、JG-JG-激光器件。激光器件。 v第四部分：用数字表示序号第四部分：用数字表示序号 v第五部分：用汉语拼音字母表示规格号第五部分：用汉语拼音字母表示规格号 如何判别三极管管型和管脚？如何判别三极管管型和管脚？ 引导问题