3.2二极管三极管课件-高中通用技术选择性必修1《电子控制技术》

二、初识模拟电路第三章电子控制技术的信号处理知识点讲解半导体

纯净的半导体硅、锗的晶体，叫做半导体。每个原子与相邻的四个原子之间通过共价键结合。知识点讲解半导体导电由于热运动，半导体中电子挣脱束缚，称为自由电子，带负电，留下的空位叫空穴，带正电。它们共同参与导电，成为载流子。（1）温度越高，半导体的电阻越小。（2）相同条件下，锗的导电性比硅要好。半导体二极管阳极阴极阴极半导体二极又称晶体二极管,简称二极管由一个PN结加上引线及管壳构成.PN结具有单向导电性。检波、整流、开关、稳压等半导体二极管概念特性作用知识点讲解PN结利用掺杂工艺在一块晶体的两边分别形成P型和N型半导体知识点讲解PN结正向偏置PN结外加正向电压（P区接高电势，N区接低电势）时，外电场与耗尽层电场方向相反，相互抵消，耗尽层变窄。当电压足够大时，外电场完全抵消内电场，耗尽层消失，此时，PN结正向导通。导通电压硅管锗管发光二极管以上知识点讲解PN结反向偏置PN结外加反向电压（P区接低电势，N区接高电势）时，外电场与耗尽层电场方向相同，相互加强，耗尽层变宽。电压越大，耗尽层越宽，自由载流子越难通过耗尽层。此时PN结反向截止。单向导电性PN二极管的工作原理---单向导电性知识点讲解二极管根据不同功能，可分为整流二极管，稳压二极管，光敏二极管，发光二极管(LED)等。对应符号如下。光敏二极管和稳压二极管工作时需加反偏电压。普通二极管光敏二极管发光二极管稳压二极管知识点讲解二极管实物图普通二极管

稳压二极管

发光二极管

光敏二极管负极色环

长的引脚是正极知识点讲解知识点讲解二极管是最常用的电子元件之一，它最大的特性就是单向导电性。理想二极管：正向导通时，两端电压(导通压降)为零；反向截止时，相当于断开。实际二极管正向导通压降：硅管

锗管18年4月选考11.【加试题】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dB.由a到b,由d到cC.由b到a,由c到dD.由b到a,由d到cA例题例题B例题B例题例题例题下列关于二极管的说法正确的是（）A.硅二极管的正向导通压降约为B.红光LED与蓝光LED发光时的正向压降相等C.使用万用表合适的电阻档可以较准确测出二极管的正向电阻，即在电路导通时的电阻D.通常二极管的外壳上由极性标注环，由标注的这一侧引脚为阳极APN结

经过特殊的工艺加工，将P型半导体和N型半导体紧密的结合在一起，则在两种半导体的交界处会出现一个特殊的接触面，称为PN结。三极管组成

半导体三极管的核心是两个紧靠着的PN结。两个PN结将半导体基片分成三个区域：发射区、基区和集电区。由这三个区各引出一个电极，分别称为发射极、基极和集电极，用字母E、B、C表示。通常将发射极与基极之间的PN结称为发射结；集电极与基极之间的PN结称为集电结。管脚识别大功率三极管，外壳作为第三根引脚。电流流向

由于半导体基片材料不同，三极管可分为PNP和NPN型两类。由图可见，两种符号的区别在于发射极的箭头方向不同。实际上发射极箭头方向就是发射结正向偏置电流的方向。IeIbIcIcIbIeIcIbIeIcIbIe三极管电流放大

三极管的电流放大并不是指其自身能把小电流变成大电流，它仅仅是起着一种控制作用，控制着电路中的电源，使其按确定的比例向三极管提供lb,lc和le三个电流。截止状态：细管水压很小，不足以打开阀门。放大状态：细管水流越大，阀门开启越大，粗管水流越大——以小控大，以弱控强饱和状态：当阀门开到一定程度，细管水流增大，粗管水流不再增大

粗管子内装有阀门，阀门的开度由细管子中的水压控制，水流类比电流，水压类比电压三极管工作状态1.截止区Ib=0以下的区域称为截止区。Ib=0,即在死区电压之内，Ube很小，故发射结为反偏，集电结也为反偏。无论Uce怎么变化，Ic都很小，趋于0,Uce≈Vcc。此时集电极与发射极相当于一只断开的开关。2.放大区指输出特性曲线之间间距接近相等，且互相平行的区域。发射结正偏，集电结反偏。在这一区间，基极电流有微小的变化，Ic将按比例发生较大的变化，即Ic=β*Ib。当Uce大于1V左右以后，无论Uce怎样变化，Ic几乎不变，这说明三极管具有恒流特性。三极管工作状态3.饱和区三极管工作在这个区域时，Uce很小，且Uce<Ube,因此发射结和集电结都处于正向偏置。Ic不受Ib的控制，三极管失去放大作用。在饱和区内Uce很小，这种很小的管压降，称为饱和压降Uces，。此时，集电极与发射极之间相当于一只接通的开关。三极管电流放大由实验可知：

Ic=β*IbIe=Ib+Ic

即发射极电流等于基极电流和集电极电流之和，无论是NPN还是PNP。总结：（1）三极管是电流控制型元件，”以小控大”。（2）三极管的放大作用，需要一定的外部工作条件，即必须保证三极管发射结加正向电压（正偏），集电结加反向电压（反偏）。NPN三个电极上的电位分布为Vc>Vb>Ve。PNP三个电极上的电位分布为Vc<Vb<Ve.。三极管电流放大

综合以上情况可以得出结论:要使三极管起电流放大作用，必须保证发射结加正向偏置电压，集电结加反向偏置电压。

正偏：P区电位高于N区电位

反偏：P区电位低于N区电位三极管练习例题3、某三极管电路中，测得三极管的CBE三个引脚电位分别是6V,3.7V,3V,则该三极管工作状态是（）。A.截止B.饱和C.放大D.不确定C三极管练习例题3改编：某放大电路中，测得三极管的三个引脚①②③电位分别是3.7V,6V,3V,则该三极管引脚对应正确的是（）。A.①C②B③E

B.①B②C③E

C.①E②B③C

D.不确定再改编：某放大电路中，测得三极管的三个引脚①②③电位分别是6V,6.7V,3V,则该三极管引脚对应正确的是（

）。A.①C②B③E

B.①B②C③E

C.①B②E③C

D.不确定BC归纳：一审题，找放大；二排序，定基极;三特殊，三极管练习例题4、某工作电路中三极管的三个引脚如图所示，VXY=6V,VXZ=0.7V,则XYZ的引脚分别是（）。

ZYX【解析】假设X点位“0”电位，则D即：Vx>VZ>VYVc＞Vb＞Ve【思考】若假设Y或者Z点为参考点，结果是否会发生变化？练习巩固-9V-2.3V-2V12v-0.7v0v3.3V3.7V3V（1）判断三极管处于什么状态？截止截止饱和练习巩固-1V-1.7V-5V0.3V1V-3V-2V-2.7V-2.2V饱和放大截止练习巩固5mA80mA2mA(3)判断三极管的型号及电流大小和方向82mANPN型PNP型三极管NPN型IeIbIcNPN三极管要想能够工作，必须集电极接高电平，发射极接低电平，即Uc＞Ue。若三极管接反，即Ue＞Uc，则三极管不工作，三极管截止不导通，电流不能通过三极管。三极管工作状态——截止状态Va=0三极管的三种工作状态截止状态下：Ib太小（Ib≈0），顶不动阀门，阀门的关闭导致水被困在上面的水管中不能流动（Ic=0；Ie=0）。放大状态下：Ib增大，顶开阀门，水会从上面Ic通过打开的阀门流下，和小电流Ib汇入到下管（发射极），Ie=Ic+Ib。这样就实现小电流（Ib）控制大电流（Ic）的功能，故名“放大”，放大倍数为β，Ic=βIb。所以：Ie＞Ic＞Ib。饱和状态下：Ib继续增大，阀门开到最大，由于管径的限制，水流趋向于恒定，此时，Ic不会再受Ib的控制，Ib的增大已无法影响Ic。三极管的截止、放大和饱和——PNP型IcIbIePNP三极管要想能够工作，必须集电极接低电平，发射极接高电平，即Uc＜Ue。若三极管接反，即Ue＜Uc，则三极管不工作，三极管截止不导通，电流不能通过三极管。三极管工作状态——截止状态Va=0三极管的三种工作状态截止状态下：Ib太小（Ib≈0），顶不动阀门，阀门的关闭导致水被困在发射极的水管中不能流动放大状态下：Ib增大，顶开阀门，水会从上面Ie通过打开的阀门流下，分流为小电流Ib和大电流Ic，即Ie=Ic+Ib。这样就实现小电流（Ib）控制大电流（Ic）的功能，故名“放大”，放大倍数为β，即Ic=βIb。所以：Ie＞Ic＞Ib。饱和状态下：Ib继续增大，阀门开到最大，由于管径的限制，水流趋向于恒定，此时，Ic不会再受Ib的控制，Ib的增大已无法影响Ic。三极管的电位分析一个解题技巧AA

三极管电位判定和状态判定依据有哪些？

三极管拓展提升比较三种电路：VccV1RgRpRcViUoVccV2RgRpRcRbViUoVb随Ue变化Rb隔离发射结电位发射结钳位ViVccV2RgRpReRbVi集电结永不正偏决不会饱和一定会饱和吗？若基极和发射极有元器件，又如何？练习巩固D练习巩固已知该电路的三极管工作在放大状态如何调大Ic？1.增大Vcc2.增大β3.增大Rb4.增大Rp谢谢！三极管工作状态——截止状态调节Rp为0，则a点电势为0，a点与e极的电势差为0，所以b点与e极的电势差也为0，即Ube=Ub-Ue=0，发射结处于零偏状态，发射结不导通，e区的负电荷不会定向移动到b区，b极和e极之间没有电流。由于Uc＞0，所以b极和c极之间也没有电流，此时三极管处于截止状态。此时Ic=0，Ib=0，Ie=0。若Ub＜Ue，则Ube＜0，发射结反偏，发射结不导通，三极管截止。此时集电结反偏。若调节Rp，使Ub＞Ue，但Ub-Ue＜0.7V（硅管的导通电压），发射结处于正偏状态，但不导通，三极管截止。此时集电结反偏。截止状态：发射结反偏（零偏），集电结反偏发射结虽然正偏，但Ube小于导通电压，集电结反偏三极管工作状态——放大状态调大Rp，则a点电势升高，当b点电势升高到大概0.7v时，即，即Ube=Ub-Ue=0.7v，发射结正偏导通，发射区的负电荷在be间电场的作用下从e区定向移动到b区。由于在截止状态下，c极电势为5V，故c极与b极之间的电场使移动到b区的负电荷大部分向c极移动，形成c极电流Ic，也有极少一部分负电荷向b极移动，形成b极电流。故Ic＞0，Ib＞0。由于Ic和Ib都是e区电荷移动所产生的，故Ie=Ib+Ic＞0。由于三极管内部结构的缘故，此时Ib和Ic具有一定的倍数关系，因此用Ic=βIb来表示。故称此状态下的三极管处于放大状态。三极管工作状态——放大状态综上，当加在三极管发射结的电压Ube大于PN结的导通电压，并处于某一恰当的值时，发射结正偏，集电结反偏，此时有Ic=βIb，称Ib对Ic有控制作用，也可以说Ic对Ib有放大作用，也就是说三极管具有电流放大作用。在放大状态下继续调大Rp，则a点电势继续升高，a点与e极的电势差也会增大，而发射结导通后的压降Ube恒为0.7v不变，故R2两端电势差就会增大，流过R2的电流变大，即Ib变大，而Ic=βIb也会跟着变大，R3两端的电势差也会变大，而c极电压会不断变小。发射极和集电极之间电压差Uce=Uc-Ue将变小，在整个过程中，始终满足0.3v＜Uce＜Vcc。由于Ic流过R3使R3两端产生电势差，c极电势Uc降低，又由于三极管刚从截止状态进入导通状态，Ic还不是很大，故Uc不会降低很多，此时三极电势满足Uc＞Ub＞Ue，故发射结正偏，集电结反偏。三极管工作状态——饱和状态在放大状态，c极电势Uc随着Ic的增大而变小，但由于c极电势一定要大于e极电势，故c极电势不会一直下降，当c极和e极之间的电势差Uce=Uc-Ue≤0.3v时，c极电势就不会再降低，此时R3两端的电势差不会变化，流过R3的电流Ic也不再变化并达到最大值，此时称三极管进入饱和导通状态。在饱和导通状态下，如果继续增大a点电势，Ib会继续升高，而Ic已经达到最大值将保持不变，故饱和状态下Ic≠βIb，其计算特征满足Ic＜βIb。由于Ic和Ib依然是e区电荷移动所产生的，故Ie=Ib+Ic依旧成立。同时由于Ube=0.7v，Uce≤0.3v，所以三极电势为Ub＞Uc＞Ue，此时发射结正偏，集电结正偏。集电极和发射极之间相当于开关的导通状态。三极管工作状态——截止状态调节Rp为0，则a点电势为5V（Vcc），e极与a点的电势差为0，所以e极与b点的电势差也为0，即Ueb=Ue-Ub=0，发射结处于零偏状态，发射结不导通，e区的正电荷不会定向移动到b区，e极和b极之间没有电流，c极和b极之间也没有电流，此时三极管处于截止状态。此时Ic=0，Ib=0，Ie=0。若Ub＞Ue，则Ube＞0，发射结反偏，发射结不导通，三极管截止。此时集电结反偏。若调节Rp，使Ub＜Ue，但Ue-Ub＜0.7V（硅管的导通电压），发射结处于正偏状态，但不导通，三极管截止。此时集电结反偏。三极管工作状态——放大状态调大Rp，则a点电势降低，当e极与b点的电势差为0.7v，即Ueb=Ue-，发射结正偏导通，发射区的在电荷在eb间电场的作用下从e区定向移动到b区。由于在之前的截止状态下R3上没有电流，故c极电势为0V，故b极与c极之间的电场使移动到b区的正电荷大部分向c极移动，形成c极电流Ic，也有极少一部分负电荷向b极移动，形成b极电流。故Ic＞0，Ib＞0。由于Ic和Ib都是e区电荷移动所产生的，故Ie=Ib+Ic＞0。由于三极管内部结构的缘故，此时Ib和Ic具有一定的倍数关系，因此用Ic=βIb来表示。故称此状态下的三极管处于放大状态。三极管工作状态——放大状态综上，当加在三极管发射结的电压Ueb大于PN结的导通电