浙江省高中通用选考复习专题十七二极管三极管多用电表

重难点之大专项五电子控制题讲17

二极管、三极管、多用电表一、二极管二极管是由半导体材料制成的，内部有一个半导体PN结，两根电极有正、负之分，使用时两根引脚不能接反，否则将损坏二极管或使电路工作不正常。分类电路符号及实物特征与作用普通二极管1.普通二极管有色端标识一极（有圈的一端）为负极，在电路中的作用是单向导电。2.硅二极管加正向电压时导通，有少许压降，约0.7V；加反向电压时截止（无电流），加过高的反向电压会导致二极管击穿损坏。3.注意：①硅二极管导通时，正向电压0.7V左右基本维持不变，随电流变化的影响很小，具有一定的稳压作用。②硅二极管截止时没有电流通过，也就是反向电阻极大，如果用普通多用电表能测出反向电阻某一具体数值，也就是不是无穷大，该二极管性能下降或损坏。③测正常二极管的阻值较小时，红表笔接的是二极管负极，黑表笔接的是正极。分类电路符号及实物特征与作用发光二极管1.新的发光二极管长引脚为正极，短引脚为负极；如果脚一样长，发光二极管里面的大的金属片连接的引脚（内部体积大的）是负极，小的金属片连接的引脚（内部体积小的）是正极。2.发光二极管加正向电压时导通并发光，电流不宜过大，一般几毫安到二、三十毫安，压降1.6V～3.1V不等；加反向电压截止（不发光），反向电压一般不要超过6V，否则可能会导致二极管损坏。3.注意：①与普通二极管相似，发光二极管导通发光时的电压降也基本维持不变，电流发生变化时电压变化较小。②为了防止发光二极管使用时电流过大而损坏，往往将其与一固定电阻串联后接入电路中，以限制电流过大，保护发光二极管。分类电路符号及实物特征与作用整流二极管整流二极管是利用PN结的单向导电特性，把交流电变成直流电。稳压二极管稳压二极管，是指利用PN结反向击穿状态，其电流可在很大范围内变化而电压基本不变的现象，制成的起稳压作用的二极管。静态特性开关特性☆二极管的特性结构特点、符号及分类三个电极发射极（e）、基极（b）、集电极（c）。两个PN结：发射结、集电结三个区：发射区、基区和集电区NPN型三极管发射极箭头指向管外，PNP型三极管发射极箭头指向管内，发射极箭头是指发射结正向偏置导通时电流的方向。二、三极管NPN型三极管结构与符号PNP型三极管结构与符号结构特点、符号及分类分类特点（1）一般三极管只有三根引脚，每根引脚之间不能相互代替。这三根引脚可以按等腰三角形分布，也可以按一字形排列。塑封三极管金属封装三极管功率三极管结构特点、符号及分类特点（2）一些大功率三极管只有两根引脚，它的外壳作为第三根引脚集电极。（3）有些三极管外壳上装有散热片，这一般是功率三极管。结构特点、符号及分类引脚分布规律（1）塑料封装三极管（2）有散热片的功率三极管（3）金属封装的三极管基本作用与三种工作状态基本作用电流放大，也就是用较小的基极电流去控制较大的集电极电流，通常集电极电流是基极电流的几十倍到一二百倍。准确的理解应该是电流控制作用，小电流控制大电流。三种工作状态：截止状态、放大状态和饱和导通状态具体工作在哪个区，与外围电路有关，但肯定具有一定的特点。以NPN型为例：·基本作用与三种工作状态三种工作状态：截止状态、放大状态和饱和导通状态·简单应用（1）三极管的开关特性工作于开关状态的三极管一般是在截止区和饱和区之间切换，切换的时候一定会经过放大区，要求在放大区的时间越短越好，这样会减少三极管在开关切换时的功率损耗，减少发热量。如图a以三极管9013为核心的电路，输入高电平，输出低电平，三极管饱和；输入低电平，输出高电平，三极管截止，R1和R2的数值与三极管的参数和电源有关。简单应用（2）三极管驱动发光二极管如图b，发光二极管串联了一个限流电阻作为三极管的集电极负载，Vi输入高电平时，三极管饱和，发光二极管发光；Vi输入低电平时，三极管截止，发光二极管不发光。（3）三极管驱动继电器如图c，Vi输入高电平时，三极管饱和，继电器线圈得电，触点状态发生变化；Vi输入低电平时，三极管截止，继电器线圈失电，触点释放，恢复原状。与继电器线圈并联的二极管起续流作用，防止在三极管截止瞬间继电器线圈产生自感电动势使三极管击穿。附1.几种常见的组合管类型附2.三极管驱动电路的常见接法附3.三极管的电流放大作用（1）三极管放大条件发射结加正向电压，集电结加反向电压。（2）放大电路连接方式共发射极连接共基极连接共集电极连接（3）三种基本放大电路的比较共发射极基本放大电路共基极放大电路共集电极放大电路①共发射极放大电路的电压、电流、功率放大倍数都较大，所以应用在多级放大器的中间级。②共基极放大电路主要是频率特性好，所以多用作高频放大器、高频振荡器及宽频带放大器。③共集电极放大电路只有电流放大作用，无电压放大作用，它的输入电阻大，输出电阻小，常用作实现阻抗匹配或作为缓冲电路来使用，也可作为多级放大器的输入级和输出级。（4）共发射极三极管放大电路的分析①三极管Ｖ，在电路中担负放大作用，是放大电路的核心元件。②基极偏置电阻Rb，决定基极直流电流的大小，以保证三极管处于合适的工作状态。③集电极负载电阻Rc，其作用是为三极管集电极提供直流工作电压，将三极管的集电极电流的变化转化为电压的变化，然后传送到放大电路的输出端。如果没有集电极负载电阻Rc，而将三极管的集电极与VCC直接相连，那三极管集电极电压稳定在VCC，三极管就失去放大作用。④耦合电容C1和C2，隔直流，通交流。a.隔断信号源与放大器的直流联系。b.隔断放大器与负载之间的直流联系。c.避免信号源负载对放大器直流工作状态的影响。d.连接信号源、放大器、负载三者之间的交流通道，使放大器得以放大和传输交流信号。⑤直流电源：a.正端，负端接电路的共同端（地），在半导体电路中，常把输入电压、输出电压、电源的共同端0点称为地，并以此为零电位点，电路中各点的电位实际上就是该点与地之间的电压。b.直流电源作用为放大器提供直流电源，通过基极偏置电阻使三极管发射极正偏，集电极反偏。三、多用电表分类和结构1.分类：多用电表是最常用的测试仪器，具有用途广、量程宽、使用方便和价格低廉等优点。多用电表分为数字式和模拟式。2.数字式多用电表的基本结构（图a）数字式多用电表功能完善、耗电省、测量读数直观、测量速度快，是目前最常用的一种数字仪表，在实践中以定量测量为主。分类和结构图a分类和结构图b分类和结构3.模拟式多用电表的基本结构（图b）模拟式多用电表是一种平均值式仪表，它具有直观、形象的读数指示（一般读数值与指针摆动角度密切相关，所以很直观）。基本原理是利用一只灵敏的磁电式直流电流表（微安表）做表头。当微小电流通过表头，就会有电流指示。但表头不能通过大电流，所以，必须在表头上并联与串联一些电阻进行分流或降压，从而测出电路中的电流、电压和电阻。4.摸拟式多用电表与数字式多用电表的区别（1）数字式多用电表的测量精度比模拟式多用电表高。（2）模拟式多用电表的主要部件是指针式电流表，测量结果以指针方式显示；数字式多用电表主要应用了数字集成电路等器件，测量结果以数字方式显示。（3）模拟式多用电表能反映被测量的连续变化过程以及变化趋势（通过观察指针的偏转），而数字式多用电表不能。（4）模拟式多用电表电阻阻值的刻度线从左到右的密度逐渐变疏，即刻度是非线性的，零刻度在最右边；数字式多用电表的显示则相对而言是线性的。模拟式多用电表测量电阻时，需要电阻调零。数字电表内阻较大，能够测量的电阻值一般也较大。分类和结构（5）模拟式多用电表在测量电阻时，电流从黑表笔流出，即黑表笔是正极，红表笔是负极，这与数字式多用电表刚好相反，在检测晶体管等有极性的元器件时要特别注意。（6）在进行直流电压或电流测量时，模拟式多用电表如果正、负极接反，指针会反方向偏转，可能损坏表头；而数字式多用电表能根据极性显示正或负。（7）模拟式多用电表是根据指针和刻度来读数，会产生人为误差；数字式多用电表是数字显示，因此没有人为误差。（8）模拟式多用电表使用前一定要进行机械调零，在测量前将表针指到表盘最左边的“0”刻度线上，可用螺丝刀拧动表盘中央的机械校零旋钮；而数字式多用电表不需要调零。以下测量均是采用模拟式多用电表。测直流电流原理1.步骤：（1）选挡；（2）测量；（3）读数。2.注意：（1）将电流表串联在待测电路中。（2）量程应大于通过小灯泡电流的估计值。（3）电流应从红表笔流入电表。（4）读数时先看量程再看小格,要正视表针。3.测量：先估计一下被测电流的大小，然后将转换开关拨至合适的mA量程，再把多用电表串接在电路中，如图所示。同时观察标有直流符号“DC”的刻度线，如电流量程选在3mA挡，这时，应把表面刻度线上300的数字，去掉两个“0”，看成3，又依次把200、100看成是2、1，这样就可以读出被测电流数值。测直流电流原理1.步骤：（1）选挡；（2）测量；（3）读数。2.注意：（1）将电压表并联在待测电路两端。（2）量程应大于小灯泡两端电压的估计值。（3）红表笔接高电势,黑表笔接低电势。（4）读数时先看量程再看小格,要正视表针。3.测量:首先估计一下被测电压的大小，然后将转换开关拨至适当的V量程，将正表棒接被测电压“+”端，负表棒接被测量电压“-”端。然后根据该挡量程数字与标直流符号“DC一”刻度线（第二条线）上的指针所指数字，来读出被测电压的大小。如用V300伏挡测量，可以直接读0~300的指示数值。如用V30伏挡测量，只需将刻度线上300这个数字去掉一个“0”，看成是30，再依次把200、100等数字看成是20、10即可直接读出指针指示数值。测交流电压原理测交流电压的方法与测量直流电压相似，所不同的是因交流电没有正、负之分，所以测量交流时，表棒也就不需分正、负。读数方法与上述测量直流电压的读法一样，只是数字看标有交流符号“AC”的刻度线上的指针位置。测电阻原理1.注意：（1）测量电路中的电阻时，应先切断电源，而且测量时须将电阻一端引脚从电路中断开，以免测量时受电路其他元器件的影响，造成测量误差。如电路中有电容元件则应对其先放电，否则可能造成多用电表的损坏。（2）测量电阻时，每换一个倍率挡，都须重新进行欧姆调零。（3）测量过程中，不要用双手同时触及电阻的引线两端，以免将人体电阻并联到被测电阻上，影响测量的准确性。2.测量：（1）机械调零。（2）选欧姆挡倍率：欧姆挡的倍率指测量值与读数值的倍数关系；选取挡位的依据是以测量时指针尽可能指在表盘中间附近为宜。（3）红、黑表笔短接，调节欧姆调零旋钮，使指针指向最右边0Ω刻线处。（4）测量：将被测电阻跨接在红、黑表笔之间。（5）读数。检查半导体二极管电极及好坏1.注意：根据二极管正向导通时导通电阻小，反向截止时截止电阻大的特点，可用多用电表来判别其极性。对半导体二极管正负极进行简易测试时，要选用多用电表的欧姆挡。测量方法如（图a、图b）所示。与多用电表＋输入端相连的红表笔与表内电源的负极相通；而与多用电表－输入端相连的黑表笔却与表内电源的正极相通。检查半导体二极管电极及好坏2.测量：先把多用电表拨到欧姆挡（通常用R×100或R×1k），然后用多用电表分别接二极管的两个电极。当表内的电源使二极管处于正向接法时，二极管导通，阻值较小（几百欧到几千欧的范围），此时黑表笔接触的是二极管的正极，红表笔接触的是二极管的负极（见图b）。当表内的电源使二极管处在反向接法时，二极管截止，阻值很大（一般指针不偏置），表明黑表笔接触的是二极管的负极，红表笔接触的是二极管的正极。若两次测得阻值都很小，则说明管子内部短路；若两次测得的阻值都很大，则说明管子内部断路。三极管的检测1.原理：实际上测的是电流的大小——偏置正确，则有电流，指针偏转明显，显示电阻小。2.三极管的类型和三个电极的判断：（1）判断基极b和三极管的类型：将多用电表欧姆挡置于“R×100”或“R×1k”处，先假设三极管的某极为“基极”，并把黑表笔接在假设的基极上，将红表笔先后接在其余两个极上，如果两次测得的电阻值都很小（或约为几百欧至几千欧），则假设的基极是正确的，且被测三极管为NPN型管；同上，如果两次测得的电阻值都很大（约为几千欧至几十千欧），则假设的基极是正确的，且被测三极管为PNP型管。如果两次测得的电阻值是一大一小，则原来假设的基极是错误的，这时必须重新假设另一电极为“基极”，再重复上述测试。三极管的检测（2）判断集电极c和发射极e：仍将多用电表欧姆挡置于“R×100”或“R×1k”处，以NPN管为例，把黑表笔接在假设的集电极c上，红表笔接到假设的发射极e上，并用手捏住b和c极（不能使b、c直接接触），通过人体，相当b、c之间接入偏置电阻，如图a所示。读出表头所示的阻值，然后将两表笔反接重测。若第一次测得的阻值比第二次小，说明原假设成立。其等效电路如图b所示，图中VCC是表内电阻挡提供的电池，R为表内阻，Rm为人体电阻。三极管的检测3.测量三极管的好坏（以NPN型为例）：（1）将基极b开路，测量c、e极间的电阻，多用电表红表笔接发射极，黑表笔接集电极，若阻值较高（几十千欧以上），则说明穿透电流较小，管子能正常工作。（2）若c、e极间电阻小，则穿透电流大，受温度影响大，工作不稳定。在技术指标要求高的电路中不能用这种管子。（3）若测得阻值近似为0，表明管子已被击穿；若阻值为无穷大，则说明管子内部已断路。使用模拟式多用电表的注意事项1.忌不调零就使用多用电表。2.忌搞错连接方式。测电压需并联，测电流需串联。3.忌搞反直流电流方向。直流电要从正极测试笔插孔流入，从负极测试笔插孔流出。4.忌用手接触测试笔的金属杆。特别在测电阻时，应注意不要用手接触测试笔的金属杆。5.忌直流电挡测交流电。6.忌不进行调零，就用多用电表测电阻值。7.改换欧姆挡量程后，忌不重新调零。8.忌把电池装反。使用模拟式多用电表的注意事项9.忌把电阻同其他电路连在一起测量。10.忌把电池装在多用电表内长期不用。11.多用电表不用时，忌把选择开关置于欧姆挡。12.忌用多用电表测不是50Hz的交流电。普通多用电表的交流电挡是按50Hz设计的，不能准确测量其他频率的交流电。例1［2018.4浙江］如图所示的两个电路，下列关于流过电阻R1、R2电流方向的判断中正确的是(

)A.由a到b,由c到d B.由a到b,由d到cC.由b到a,由c到d D.由b到a,由d到cA一、二极管二、三极管【解析】左边的电路图开关闭合后，只有左上角和右下角的二极管导通，电流从高电势流向低电势，因此流过电阻R1的电流方向为由a到b，右边的电路图开关闭合后，只有右上角和左下角的二极管导通，电流从高电势流向低电势，因此流过电阻R2的电流方向为由c到d，故选A。例2［2017.4浙江］如图所示是小明在电子控制技术实践课上搭建的电路，经测量V1的Ube=0.7V，Uce=3V。下列关于V1工作状态的判断中，正确的是(

)A.饱和状态B.放大状态C.截止状态D.条件不足，无法判断B【解析】本题考查三极管的工作状态。根据Uce＝3V，可以判断三极管处于放大状态；如果是截止状态，Uce接近6V；如果是导通状态，Uce接近0.3V。如图所示是某电动玩具的电路图。请完成例3－4题。例3［2016.10浙江］电路图中R1应选用的类型是（）B【解析】本题考查电子元器件的识别。R1是光敏电阻，B项正确；A项是金属膜电阻，C项是热敏电阻，D项是湿敏电阻。例4［2016.10浙江］下列对该电路的分析中不正确的是（）A.三极管V1在电路中起开关的作用B.电机M工作时，三极管V1的集电结和发射结都处于正向偏置状态C.二极管V2主要用于保护三极管V1D.R2换用阻值小一点的电阻，更容易触发电机M启动D【解析】本题考查三极管的简单电路。三极管V1是用来控制继电器，相当于开关，A项正确；电机M工作时，三极管V1处于饱和状态，集电结和发射结都正偏，B项正确；二极管V2主要是用来保护三极管V1的，防止电源断开时，产生的感应电流过大，击穿三极管V1，C项正确；R2阻值变小，分到的电压变少，三极管V1基极输入电势变低，这样三极管V1就更加不容易导通，电机M也就更难启动，D项错误。如图所示是用三极管控制发光二极管的电路，根据V1基极的输入情况控制V2发光或不发光。请完成例5－6题。例5［2016.4浙江］电路图中电容C应选用的类型是(

)D【解析】本题考查对不同类型电容符号的认识及作用的理解。电路图中是起耦合作用的电解电容，故选D。例6

［2016.4浙江］现要将该电路用于下雨提示，当湿敏传感器MS检测到雨水时，接通电路，使V2发光。以下元器件与电路的连接中正确的是()B【解析】本题考查三极管饱和与截止工作状态的判断。接通电路，使V2发光；三极管V1应该工作在饱和状态，即三极管V1的发射结应加正偏电压(②③两端的电压要变大)；湿敏传感器MS检测到雨水时电阻变小，A选项②③两端的电压变小，所以错误；B选项②③两端的电压变大，所以正确；CD选项②③两端的电压不变，故选B。例7［2018浙江联考］小明在放大电路中测得三极管V的直流电位如图所示。下列说法中不正确的是（）A.三极管V的管型是PNPB.集电极的电位是12VC.基极电位是11.3VD.三极管V属于硅管B【解析】三极管其中两个引脚的差值为0.7V，属于发射结电压，该三极管属于硅管且处于放大状态，对于NPN各引脚电位大小：集电极﹥基极﹥发射极；PNP相反，因此该三极管为PNP三极管，12V为发射极，11.3V为基极，0V为集电极。例8［2019杭州模拟］如图所示为调速电扇的控制电路，以下关于该电路的说法中正确的是（）A.当电机开始工作时，三极管V1

、V2

一定处于饱和状态B.三极管V1

、V2

组成的复合管等效于一只NPN型三极管C.若电机转动速度不够，可适当往下移动R2

的滑片D.发光二极管正常发光时，V2

可能处在饱和导通状态C例9［2018.4浙江］如图所示是小明设计的泥土湿度检测电路。把两探头插入花盆的泥土中，当泥土潮湿时，两探头间的电阻值较小;泥土干燥时,两探头间的电阻值较大。泥土非常潮湿和非常干燥时，V4和V5中只有一个发光。下列分析中不恰当的是（）A.泥土非常潮湿时，V4发光，V5不发光B.调节Rp1,可以改变V4、V5发光状态变化时的湿度设定值C.泥土非常干燥时，V1、V2的Uce都约为3VD.当V4、V5都发光时，V1工作在放大状态C【解析】当泥土潮湿时，两探头间电阻较小，Rp1两端电压增大，探头两端电压减小，V1截止，V1的c极为高电平，V2导通，V4亮，V3截止，V5不亮，故A选项正确；该电路利用Rp1作为调节电阻，当调节Rp1时，可以改变V4、V5发光状态变化时的湿度设定值，故B选项正确；当泥土非常干燥时，两探头间电阻较大，Rp1两端电压减小，探头两端电压增大，V1导通，V1的Uce约为0，故C选项错误；当V4、V5都发光时，V4、V5都有电流通过，因此V1工作在放大状态，故D选项正确。例10［2017浙江联考］如图所示为某同学设计的台灯延时电路，下列分析正确的是（）A.按下按钮开关时，电容充电时间取决于C1、R1B.V1截止时，V2导通，发光二极管V3亮C.如果发光二极管V3损坏，可以用家里普通的照明灯泡代替D.按下开关并松开后，C1同时对R1和三极管V1放电D【解析】本题考查开环电子控制系统的设计和应用。按下按钮开关时，电容充电时间只取决于C1，与R1无关，A选项错误；V1截止时，V2也截止，发光二极管V3不亮，B选项错误；发光二极管V3的导通压降是较小的，电路的电源电压也只有3.3V，而家里普通照明灯泡的额定电压是220V，所以，不能用家里普通的照明灯泡来代替发光二极管，C选项错误；按下开关并松开后，C1同时对R1和三极管V1放电，D选项中正确。模板答题☆1.二极管内部的PN结形成一个内电场，电压反偏时，内电场被加强，电流无法通过，二极管截止；电压正偏时，内电场被抵消，二极管导通，因此二极管具有单向导电性。☆2.硅二极管正向导通压降约为0.3V~0.8V，锗二极管正向导通压降约为0.1V~0.3V。如果测量值小于0.1V，说明二极管击穿，此时正反向都导通。对于发光二极管，正向测量时二极管发光，压降约1.7V左右。☆3.箭头朝内PNP，箭头朝外NPN，导通电压顺箭头过，电压导通，电流控制。当VP＞VN，则称PN结正偏，反之称为反偏。（以NPN管为例，PNP管与此相反）模板答题（1）Vc>Vb>Ve，为发射结正偏，集电结反偏，晶体管工作处于放大状态。三极管起到小电流控制大电流的作用。（2）Vb>Vc>Ve，为发射结正偏，集电结正偏，晶体管工作处于饱和状态。集电极与发射极相当于一只接通开关。（3）Vc>Ve>Vb，为发射结反偏，集电结反偏，晶体管工作处于截止状态。集电极与发射极相当于一只断开开关。☆4.PNP、NPN型三极管基极分别对应为高电平、低电平时导通。三、多用电表例11［2017.11浙江］小明用多用电表判断电子元器件的好坏，下列测试结果表明电子元器件坏的是（）B【解析】本题考查多用电表的使用。A项，多用电表指针应有一定角度的偏转；B项，用黑表笔接二极管的负极，二极管反偏，应该呈大阻值，指针偏转角度较小，图中指针偏转角度非常大，表明二极管被击穿；C项，黑表笔接正极，发光二极管正偏，呈较小的阻值，指针偏角较大，图中是正常现象；D项，红表笔、黑表笔分别接PNP型三极管的发射极和基极，发射结反偏，呈较大阻值。指针偏转角度小，图中是正常现象。例12［2015.10浙江］下列关于使用多用电表进行测量的说法中不正确的是（）A.测量电阻的阻值前应先选择量程，再将两表笔短路，转动调零旋钮将电表的读数调零B.测量二极管的正向电阻时，应将红表棒接二极管的正极，黑表棒接二极管的负极C.确定光敏传感器质量好坏时，应在不同的光照条件下分别测量其电阻值和通电时的电压值D.测量直流电压时，红表棒应接高电位，黑表棒应接低电位B【解析】测量二极管的正向电阻时，应将黑表棒接二极管的正极，红表棒接二极管的负极。例13［2015.9浙江模拟］小黄同学用指针式多用电表检测某三极管，将多用电表欧姆挡置于×1k，把黑表笔接三极管的其中一个引脚“J1”，将红表笔分别接在其余两个引脚上，两次测得的电阻值都很小（约500Ω左右），再把红表笔接三极管的引脚“J1”，将黑表笔分别接在其余两个引脚上，两次测得的电阻值都很大（约100kΩ左右）。根据以上检测结果，以下判断错误的是（）A.该三极管为NPN型管B.该三极管的引脚“J1”为基极C.该三极管的引脚“J1”为发射极D.该三极管没有损坏C【解析】该三极管的引脚“J1”为基极。例14［2018金华模拟］用多用电表测量二极管的正向电阻时，其接线与指针偏转均合理的是（）D例15［2018浙江联考］用指针式多用电表的电阻挡检测一个红色发光二极管，下列说法不正确的是（