項(xiàng)目4檢測電子元件與搭建模擬電路

任務(wù)3認(rèn)知與檢測三極管汽車電工電子

中國工信出版集團(tuán)·電子工業(yè)出版社職業(yè)教育汽車類專業(yè)核心課程系列教材《汽車電工電子》教材編寫組知識(shí)目標(biāo)：1．了解三極管三個(gè)極的名稱，認(rèn)識(shí)其外觀結(jié)構(gòu)，理解其內(nèi)部構(gòu)造；2．了解三極管的三種工作狀態(tài)及作用；3．理解三極管特性曲線的含義。能力目標(biāo)：1．會(huì)在電路板上找到三極管；2．會(huì)使用萬用表判斷三極管的B、C、E極及其好壞；3．會(huì)使用萬用表判斷三極管的類型（NPN或PNP）；4．會(huì)使用NIMultisim軟件搭建一個(gè)三極管開關(guān)電路。情感目標(biāo)：1．學(xué)習(xí)成功經(jīng)驗(yàn)；2．養(yǎng)成規(guī)范檢測的良好習(xí)慣。任務(wù)導(dǎo)入任務(wù)準(zhǔn)備任務(wù)實(shí)施任務(wù)評(píng)價(jià)任務(wù)拓展學(xué)習(xí)總結(jié)學(xué)習(xí)目標(biāo)簡單直流電路搭建鞏固提升半導(dǎo)體三極管（簡稱三極管）作為基礎(chǔ)電子器件，又稱雙極結(jié)型晶體管（BJT），具有電流放大和開關(guān)作用，是電子電路的核心元器件，也是電流驅(qū)動(dòng)型元器件，在汽車電路中廣泛應(yīng)用。你知道它在電路中的工作狀態(tài)有哪些嗎？如果一個(gè)三極管損壞，你會(huì)檢測嗎？任務(wù)導(dǎo)入任務(wù)準(zhǔn)備任務(wù)實(shí)施任務(wù)評(píng)價(jià)任務(wù)拓展學(xué)習(xí)總結(jié)學(xué)習(xí)目標(biāo)鞏固提升初步認(rèn)識(shí)電及電流的屬性一、三極管的外觀及分類三極管的外觀及分類如表4-7所示。任務(wù)導(dǎo)入任務(wù)準(zhǔn)備任務(wù)實(shí)施任務(wù)評(píng)價(jià)任務(wù)拓展學(xué)習(xí)總結(jié)學(xué)習(xí)目標(biāo)鞏固提升塑封三極管金屬殼三極管

小功率三極管（<500mW）中功率三極管（0.5～1W）

大功率三極管（>1W）微型貼片三極管

二、三極管的工作原理（一）內(nèi)部結(jié)構(gòu)的組成1．結(jié)構(gòu)分類三極管由兩個(gè)PN結(jié)組成，根據(jù)組合形式不同，可以分為NPN型三極管和PNP型三極管。每個(gè)PN結(jié)的構(gòu)成材料可能為硅材料或鍺材料，所以常見的三極管有四種類型如表4-8所示。任務(wù)導(dǎo)入任務(wù)準(zhǔn)備任務(wù)實(shí)施任務(wù)評(píng)價(jià)任務(wù)拓展學(xué)習(xí)總結(jié)學(xué)習(xí)目標(biāo)鞏固提升類型硅材料鍺材料NPN硅材料構(gòu)成的NPN型三極管鍺材料構(gòu)成的NPN型三極管PNP硅材料構(gòu)成的PNP型三極管鍺材料構(gòu)成的PNP型三極管2．三極管三區(qū)、三極和兩結(jié)結(jié)構(gòu)組成無論是NPN型還是PNP型三極管，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)均分為三區(qū)（集電區(qū)、發(fā)射區(qū)、基區(qū)）、三極（集電極C、發(fā)射極E、基極B）和兩結(jié)（集電結(jié)、發(fā)射結(jié)）。如圖4-54所示為NPN型三極管內(nèi)部結(jié)構(gòu)的兩種表示法，集電區(qū)面積相對(duì)于發(fā)射區(qū)較大，基區(qū)最小，在基區(qū)、集電區(qū)和發(fā)射區(qū)分別引出三個(gè)引腳，分別叫作基極、集電極和發(fā)射極，集電極和發(fā)射極不可互換使用。任務(wù)導(dǎo)入任務(wù)準(zhǔn)備任務(wù)實(shí)施任務(wù)評(píng)價(jià)任務(wù)拓展學(xué)習(xí)總結(jié)學(xué)習(xí)目標(biāo)鞏固提升PNP型三極管的結(jié)構(gòu)與NPN型三極管類似，如圖4-55所示。任務(wù)導(dǎo)入任務(wù)準(zhǔn)備任務(wù)實(shí)施任務(wù)評(píng)價(jià)任務(wù)拓展學(xué)習(xí)總結(jié)學(xué)習(xí)目標(biāo)鞏固提升3．三極管的電氣圖形符號(hào)發(fā)射區(qū)的作用是發(fā)射載流子，其特點(diǎn)是摻雜濃度高；基區(qū)的作用是傳輸載流子，其特點(diǎn)是薄，摻雜濃度低；集電區(qū)的作用是接收載流子，其特點(diǎn)是面積大。由于其內(nèi)部PN結(jié)的排列順序不同，所以導(dǎo)電方向也不同，其電氣圖形符號(hào)及電流方向如圖4-56、圖4-57所示。NPN型三極管和PNP型三極管在電路中的電流流向如圖4-58、圖4-59所示。任務(wù)導(dǎo)入任務(wù)準(zhǔn)備任務(wù)實(shí)施任務(wù)評(píng)價(jià)任務(wù)拓展學(xué)習(xí)總結(jié)學(xué)習(xí)目標(biāo)鞏固提升NPN型及PNP型三極管也可以近似地看作由兩個(gè)二極管背靠背串聯(lián)而成，如圖4-60（a）所示，NPN型三極管中靠近發(fā)射極的二極管類似普通二極管，正偏導(dǎo)通；靠近集電極的二極管類似肖特基二極管或穩(wěn)壓二極管，工作在反向擊穿狀態(tài)，反偏導(dǎo)通。PNP型三極管中靠近發(fā)射極的二極管類似普通二極管，正偏導(dǎo)通；靠近集電極的二極管類似肖特基二極管或穩(wěn)壓二極管，工作在反向擊穿狀態(tài)，反偏導(dǎo)通。NPN型三極管從電位的角度看：；發(fā)射結(jié)正偏；集電結(jié)反偏。正向?qū)〞r(shí)，硅管約為0.7V，鍺管約為0.2V。同理，PNP型三極管從電位的角度看：；發(fā)射結(jié)正偏；集電結(jié)反偏。任務(wù)導(dǎo)入任務(wù)準(zhǔn)備任務(wù)實(shí)施任務(wù)評(píng)價(jià)任務(wù)拓展學(xué)習(xí)總結(jié)學(xué)習(xí)目標(biāo)鞏固提升（二）三極管放大工作原理如圖4-61所示接好電路，測量三極管各極的電流如表4-9所示。任務(wù)導(dǎo)入任務(wù)準(zhǔn)備任務(wù)實(shí)施任務(wù)評(píng)價(jià)任務(wù)拓展學(xué)習(xí)總結(jié)學(xué)習(xí)目標(biāo)鞏固提升圖4-61放大原理電路圖把基極電流的微小變化能夠引起集電極電流較大變化的特性稱為三極管的電流放大作用。其實(shí)質(zhì)是用一個(gè)微小電流的變化去控制一個(gè)較大電流的變化。即：三極管是一種“以小控大、以弱控強(qiáng)”的電流型控件，類似聯(lián)動(dòng)閥門控制水的流量，如圖4-62所示。任務(wù)導(dǎo)入任務(wù)準(zhǔn)備任務(wù)實(shí)施任務(wù)評(píng)價(jià)任務(wù)拓展學(xué)習(xí)總結(jié)學(xué)習(xí)目標(biāo)鞏固提升三、三極管的特性曲線三極管的特性曲線是表示各電極電壓與電流之間關(guān)系的曲線，常用的特性曲線有輸入伏安特性曲線和輸出伏安特性曲線兩種。特性曲線顯示了三極管的外特性，是分析和設(shè)計(jì)電路的依據(jù)。（一）輸入伏安特性曲線輸入伏安特性曲線是集-射極電壓UCE為一定值時(shí)，基極電流IB隨基-射極電壓UBE而變化的曲線如圖4-63所示。任務(wù)導(dǎo)入任務(wù)準(zhǔn)備任務(wù)實(shí)施任務(wù)評(píng)價(jià)任務(wù)拓展學(xué)習(xí)總結(jié)學(xué)習(xí)目標(biāo)鞏固提升由圖4-63可知，輸入伏安特性曲線與二極管類似，也是非線性的。在起始部分也有一段死區(qū)，鍺管的死區(qū)電壓小于0.2V，硅管的死區(qū)電壓小于0.5V。隨基-射極電壓UBE的增大，當(dāng)鍺管高于0.3V，硅管高于0.7V時(shí)，三極管才出現(xiàn)基極電流IB，三極管開始導(dǎo)通，此時(shí)的電壓一般稱為三極管的開啟電壓UBON。三極管要想正常工作，基-射極電壓UBE必須大于開啟電壓UBON。此時(shí)，IB隨著UBE的增大而增大，電壓稍有變化，電流就會(huì)增加很多，三極管此時(shí)充分導(dǎo)通，其正向壓降近似等于一個(gè)常數(shù)（鍺管0.3V，硅管0.7V），UBE過高將導(dǎo)致IB過大，因此，通常要在輸入回路中串接一個(gè)限流電阻。任務(wù)導(dǎo)入任務(wù)準(zhǔn)備任務(wù)實(shí)施任務(wù)評(píng)價(jià)任務(wù)拓展學(xué)習(xí)總結(jié)學(xué)習(xí)目標(biāo)鞏固提升（二）輸出伏安特性曲線輸出伏安特性曲線是指基極電流IB為一定值時(shí)，集電極電流IC隨集-射極電壓UCE而變化的關(guān)系曲線，如圖4-64所示，圖中每條曲線自下而上取不同的基極電流測量，曲線的基本形狀近似相同。從其中的一條曲線可以看出，曲線的起始部分較陡，說明當(dāng)UCE較小時(shí)，IC也很小，隨著UCE增加，IC會(huì)快速上升。當(dāng)UCE增大到1V以后，IC基本到達(dá)最大值，不再增加，要想增加IC，就要增加IB。三極管的放大功能就是在這一區(qū)域工作的。圖4-64中共分為四個(gè)區(qū)域，其中三個(gè)區(qū)域（放大區(qū)、飽和區(qū)、截止區(qū)）屬于工作狀態(tài)，任務(wù)導(dǎo)入任務(wù)準(zhǔn)備任務(wù)實(shí)施任務(wù)評(píng)價(jià)任務(wù)拓展學(xué)習(xí)總結(jié)學(xué)習(xí)目標(biāo)鞏固提升擊穿區(qū)為三極管損壞區(qū)域，當(dāng)UCE增大到一定數(shù)值后，三極管會(huì)被擊穿而損壞。重點(diǎn)研究工作狀態(tài)的截止區(qū)、飽和區(qū)、放大區(qū)。1．截止區(qū)圖4-64中的截止區(qū)即IB=0以下的區(qū)域。該區(qū)域集電結(jié)和發(fā)射結(jié)均反偏，此時(shí)，IB=0，IC=0，UBE小于死區(qū)電壓。此狀態(tài)常用于三極管作為開關(guān)管的截止?fàn)顟B(tài)，為了保證可靠截止，往往給UCE施加反向電壓。任務(wù)導(dǎo)入任務(wù)準(zhǔn)備任務(wù)實(shí)施任務(wù)評(píng)價(jià)任務(wù)拓展學(xué)習(xí)總結(jié)學(xué)習(xí)目標(biāo)鞏固提升2．飽和區(qū)圖4-64中的飽和區(qū)即UCE較小的區(qū)域。該區(qū)域集電結(jié)和發(fā)射結(jié)均正偏，此時(shí)，基-射極電壓UBE大于開啟電壓UBON，鍺管高于0.3V，硅管高于0.7V，IC不受IB大小的控制，IC<IB，但I(xiàn)C隨UCE的增大而明顯增大。此狀態(tài)常用于三極管作為開關(guān)管的結(jié)合狀態(tài)。在汽車上，許多執(zhí)行器的驅(qū)動(dòng)（噴油、點(diǎn)火、繼電器、燈光）可以采用三極管的截止與飽和狀態(tài)來工作。3．放大區(qū)圖4-64中的放大區(qū)即IC不隨UCE變化的區(qū)域。在放大區(qū)，發(fā)射結(jié)處于正向偏置，集電結(jié)處于反向偏置，三極管工作于放大狀態(tài)。在放大區(qū)IC=IB，也稱線性區(qū)，具有恒流特性。任務(wù)導(dǎo)入任務(wù)準(zhǔn)備任務(wù)實(shí)施任務(wù)評(píng)價(jià)任務(wù)拓展學(xué)習(xí)總結(jié)學(xué)習(xí)目標(biāo)鞏固提升一、實(shí)施條件1．不同種類三極管若干，電路板若干，數(shù)字式萬用表4塊。2．帶有NIMultisim軟件的計(jì)算機(jī)4臺(tái)。二、實(shí)施計(jì)劃1．在電路板上找到三極管。2．使用萬用表判斷三極管的B、C、E極、類型（NPN或PNP）及好壞。3．使用NIMultisim軟件搭建一個(gè)三極管開關(guān)電路。任務(wù)導(dǎo)入任務(wù)準(zhǔn)備任務(wù)實(shí)施任務(wù)評(píng)價(jià)任務(wù)拓展學(xué)習(xí)總結(jié)學(xué)習(xí)目標(biāo)鞏固提升任務(wù)導(dǎo)入任務(wù)準(zhǔn)備任務(wù)實(shí)施任務(wù)評(píng)價(jià)任務(wù)拓展學(xué)習(xí)總結(jié)學(xué)習(xí)目標(biāo)鞏固提升學(xué)生學(xué)習(xí)情況評(píng)價(jià)表考核項(xiàng)目評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)分值學(xué)生

自評(píng)

（20%）小組

互評(píng)

（30%）教師

評(píng)價(jià)

（50%）小計(jì)知識(shí)目標(biāo)三極管三極名稱，外觀結(jié)構(gòu)會(huì)敘述、識(shí)別15

三極管內(nèi)部結(jié)構(gòu)能理解5

三極管的三種工作狀態(tài)及作用會(huì)敘述10

三極管特性曲線能理解其含義10

考核項(xiàng)目評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)分值學(xué)生

自評(píng)

（20%）小組

互評(píng)

（30%）教師

評(píng)價(jià)

（50%）小計(jì)技能目標(biāo)在電路板上識(shí)別三極管會(huì)識(shí)別5

使用萬用表檢測三極管極性會(huì)檢測10

判斷三極管的類型會(huì)判斷10

使用模擬軟件搭建三極管簡單開關(guān)電路會(huì)搭建10

素養(yǎng)目標(biāo)安全、規(guī)范操作無不安全行為和隱患5

對(duì)問題的質(zhì)疑和創(chuàng)新性能提出問題，并具有創(chuàng)新性思維和創(chuàng)新性舉動(dòng)

5

學(xué)習(xí)成功經(jīng)驗(yàn)?zāi)荏w會(huì)5

勞動(dòng)紀(jì)律嚴(yán)格遵守5

團(tuán)隊(duì)合作和諧5

總分100

教師簽名：

年

月

日得分三極管的作用三極管具有開關(guān)控制和對(duì)電流信號(hào)放大的作用。由于其響應(yīng)速度快，可作為開關(guān)使用，但又由于其驅(qū)動(dòng)阻抗小，功耗大，所以通常被場效應(yīng)管取代；還可用于交流信號(hào)的放大。三極管在音響放大電路上的簡單應(yīng)用如圖4-70所示。任務(wù)導(dǎo)入任務(wù)準(zhǔn)備任務(wù)實(shí)施任務(wù)評(píng)價(jià)任務(wù)拓展學(xué)習(xí)總結(jié)學(xué)習(xí)目標(biāo)鞏固提升上海大眾汽車點(diǎn)火開關(guān)的四種狀態(tài)任務(wù)導(dǎo)入任務(wù)準(zhǔn)備任務(wù)實(shí)施任務(wù)評(píng)價(jià)任務(wù)拓展學(xué)習(xí)總結(jié)學(xué)習(xí)目標(biāo)鞏固提升任務(wù)導(dǎo)入任務(wù)準(zhǔn)備任務(wù)實(shí)施任務(wù)評(píng)價(jià)任務(wù)拓展學(xué)習(xí)總結(jié)學(xué)習(xí)目標(biāo)鞏固提升一、選擇題1．用數(shù)字式萬用表歐姆擋判斷正常的三極管引腳和類型時(shí)，若黑表筆固定在某一個(gè)引腳上，分別用紅表筆測試另外兩個(gè)引腳，萬用表讀數(shù)均較小，則黑表筆接觸的引腳和三極管類型分別為（

）。A．基極，NPN型 B．基極，PNP型C．發(fā)射極，