《模擬電子技術》課程電子教案教師 序號教學項目（任務）名稱常用半導體器件課時數1教學內容主要知識點結及其單向導電重點、難點結的形成、結的單向導電教學目標專業能力掌握半導體器件的特性，P型、N型半導體、結的形成，N結的單向導電性方法能力學生利用動畫、仿真、實操等掌握結的特性及工作原理社會能力提高邏輯思維能力，鍛煉理性思維。學生情況分析高職高專學生教學環境要求多媒體教室與實訓室教學方法理論與實操相結合，即學即練教學手段多媒體教學，小組協作訓練教學過程設計教學步驟教學內容學生活動時間分配明確任務PN結及其單向導電性物質按其導電能力一般可分為導體，半導體和絕緣體。導電能力較強的物質稱為導體，如銅、鋁等。沒有導電能力的物質稱為絕緣體，如塑料、陶瓷等。導電能力介于導體與絕緣體之間的物質稱為半導體。PN結是制造各種半導體器件的基礎。【特別提示】制造半導體器件最常用的半導體材料為硅和鍺。觀看圖片、動畫、仿真5教學步驟教學內容學生活動時間分配1.1．半導體的三個特性1）熱敏特性和光敏特性通常狀態下半導體類似于絕緣體，幾乎不導電。但在加熱或光照加強時，半導體的阻值顯著下降，導電能力增強類似于導體。利用半導體的熱敏特性和光敏特性可制成熱敏電阻和光敏電阻、光電二極管等元件，用于實現自動測量及自動控制等。半導體具有熱敏特性和光敏特性是由半導體的內部結構所決定的。如圖1所示。圖1半導體內部結構示意圖純凈的半導體又稱本征半導體。用于制造半導體知識引導器件的硅和鍺都是四價元素，其最外層原子軌道上有四個電子，這四個電子為相鄰的原子所共有，形成共PPT、動畫演示、圖片價鍵結構。2）如果在半導體里摻入少量的雜質，也會使半導體的導電能力增強。例如，在半導體硅或鍺中摻入少量外層電子只有三個的硼元素，這種摻入三價元素，空穴為多數載流子，而自由電子為少數載流子的半導體叫空穴型半導體，簡稱P如果在半導體中摻入少量外層電子為五個的磷元素，在和半導體原子組成共價鍵時，就多出一個電子。這種摻入五價元素，電子為多數載流子，空穴為少數載流子的半導體叫電子型半導體，簡稱N型半導體制造半導體二極管、三極管、場效應管等半導體PN型半導體兩者的結合，既PN結。2PN1）PN結的形成在一塊純凈的半導體晶片上，采用特殊的摻雜工藝，在兩側分別摻入三價元素和五價元素。一側形成PN型半導體，如圖22）PN結的單向導電性PN結外加正向電壓，即P區接電源的正極，N接電源的負極，稱為PN結正偏，如圖3a知識引導PPT、動畫演示、圖片外加電壓在PN結上所形成的外電場與PN結的內電場方向相反，相當于削弱了內電場的作用，使結變窄，破壞了原有的動態平衡，加強了多數載流子的擴散運動，形成較大的正向電流。這時稱PN結為正向導通狀態。如果給PN結外加反向電壓，即P極，N區接電源的正極，稱為PN結反偏，如圖所示。外加電壓在PN結上所形成的外電場與PN結的內電場方向相同，相當于增強了內電場的作用，使結變厚，破壞了原有的動態平衡，加強了少數載流子的漂移運動，由于少數載流子的數量很少，所以只有很小的反向電流，一般情況下可以忽略不計。這時稱PN結為反向載止狀態。教學步驟教學內容學生活動時間分配操作訓練萬用表驗證結單向導電性將萬用表打到二極管檔位，將紅黑表筆分別接二極管的兩側，聽見響聲的時候為PN結導通，沒有響聲的時候為PN結截止。萬用表測量、記錄5教學步驟教學內容學生活動時間分配知識深化PN結與半導體器件PN結正偏（PN）導通，反偏（PN＋）載止，具有單向導電性。這是PN結的重要特性，PN結是制造各種半導體器件的基礎。二極管、三極管等都有PN結。5歸納總結PN結的形成，PN結具有單向導電性，PN結是制造各種半導體器件的基礎。5作業課后練習[1][2]2008年月出版[3]200811月出版[4][5][6]2000年出版教學參考資料、網站課外學習網站1．/深圳市創明達電子科技有限公司2．/綜合電子論壇3．/電子開發網4．/info/電子天下/應用電子網/中國電子制作/show.aspx?id=2220&cid=37電子各校精品課程網站教學后記（包括自我評價與學生評價，教學過程的全面分析動畫演示形象，學生容易接受（注：教學過程設計部分可加頁；表格中的單元格可合并、拆分《模擬電子技術》課程電子教案教師 序號教學項目（任務）名稱常用半導體器件課時數1教學內容主要知識點半導體二極管的認知重點、難點二極管的伏安特性、二極管的等效電路、二極管的應用教學目標專業能力掌握半導體二極管的結構、分類；二極管的伏安特性、溫度特性；二極管的主要參數；二極管的等效電路；二極管的應用方法能力學生利用動畫、視頻、仿真、實操等掌握二極管的工作原理及應用社會能力提高邏輯思維能力，鍛煉理性思維。學生情況分析高職高專學生教學環境要求多媒體教室與實訓室教學方法理論與實操相結合，即學即練教學手段多媒體教學，小組協作訓練教學過程設計教學步驟教學內容學生活動時間分配明確任務半導體二極管及其應用電路中交流電經過整流、濾波變為了直流電。那整流和濾波是如何實現的？這里來認識一種新器件：半導體二極管,先來看個仿真試驗。11半導體二極管特性試驗原理由仿真分析可得：51a所示，二極管的正極接電源的正端，二極管的負極接電源的負端（這種接法稱二極管外加正偏電壓），可以觀察到此時燈亮。如果二極管換一個方向連接，如圖51b所示，可以觀察到此時燈不亮，可見半導體二極管只讓一個方向的電流流過。觀看圖片、動畫、仿真5教學步驟教學內容學生活動時間分配1.二極管的結構及符號2.二極管的種類按半導體材料來分類，常用的有硅二極管、鍺二極管和砷化鎵二極管等。按工藝結構來分類，有點接觸型、面接觸型和平面型二極管三種。按封裝形式來分類，常見的二極管有金屬、塑料和玻璃三種。按照應用的不同，二極管分為整流、檢波、開關、穩壓、發光、光電、快恢復和變容二極管等。3.半導體二極管的伏安特性知識引導PPT、動畫演示、圖片二極管所加正向電壓大于死區電壓時，正向電流增加，管子導通，電流隨電壓的增大而上升，二極管呈現電阻很小，二極管處于正向導通狀態。硅二極管的正向導通壓降約為0.7V，鍺二極管的正向導通壓降約0.3V。反向特性二極管外加反向電壓時，反向電流很小（I≈-IS，而且在相當寬的反向電壓范圍內，反向電流幾乎不變，因此，稱此電流值為二極管的反向飽和電流。二極管呈現的電阻很大，管子處于截止狀態。(3)當反向電壓的值增大到UBR時，反向電壓值稍有增大，反向電流會急劇增大，稱此現象為反向擊穿（即電擊穿，UBR為反向擊穿電壓。在路中采取適當的限壓措施，就能保證電擊穿不會演變成熱擊穿以避免損壞二極管。4.二極管的溫度特性知識引導PPT、動畫演示、圖片二極管是對溫度非常敏感的器件。隨溫度升高，二極管的正向壓降減小，正向伏安特性左移，即二極管的正向壓降具有負的溫度系數（約為-2mV/℃；溫度升高，反向飽和電流會增大，反向伏安特性下移，溫度每升高10℃，反向電流大約增加一倍。5最大整流電流最大整流電流IF是指二極管長期連續工作時，允許通過二極管的最大正向電流的平均值。反向擊穿電壓反向擊穿電壓是指二極管擊穿時的電壓值。反向飽和電流它是指管子沒有擊穿時的反向電流值。其值愈小，說明二極管的單向導電性愈好。URM被擊穿而給出的最高反向電壓。教學步驟教學內容學生活動時間分配操作訓練二極管極性的識別和性能的判斷1．二極管極性的判定將紅、黑表筆分別接二極管的兩個電極，若測得的電阻值很?。◣浊W以下，則黑表筆所接電極為二極管正極，紅表筆所接電極為二極管的負極；若測得的萬用表測量、記錄5操作訓練阻值很大（幾百千歐以上，則黑表筆所接電極為二5-13所示。圖5- 二極管極性的測2．二極管好壞的判定若測得的反向電阻很大（幾百千歐以上，正向電阻很?。◣浊W以下，表明二極管性能良好。若測得的反向電阻和正向電阻都很小，表明二極管短路，已損壞。若測得的反向電阻和正向電阻都很大，表明二極管斷路，已損壞。教學步驟教學內容學生活動時間分配知識深化二極管的應用二極管半波整流電路整流電路就是利用具有單向導電性能的整流元件，將正負交替變化的正弦交流電壓轉換成單方向的脈動直流電壓。二極管限幅電路當輸入信號電壓在一定范圍內變化時，輸出電壓也隨著輸入電壓相應地變化；當輸入電壓超過該范圍時，輸出電壓保持不變，這就是限幅電路。輸出電壓開始不變的電壓稱為限幅電平，當輸入電壓高于限幅電平時，輸出電壓保持不變的限幅稱為上限幅電路；當輸入電壓低于限幅電平時，輸出電壓保持不變的限幅稱為下限幅電路；由上、下限幅電路合起來，則組成雙向限幅電路。限幅電路可應用于波形變換，輸入信號的幅度選擇、極性選擇和整形變形。5知識深化歸納總結二極管具有單向導電性，二極管可用于整流、限幅。使用二極管時要注意二極管的正負極，掌握二極管的極性判斷。5作業課后練習教學參考資料、網站2008月出版200811月出版2000年出版課外學習網站/深圳市創明達電子科技有限公司/綜合電子論壇3．/電子開發網4．/info/電子天下6．/應用電子網7．/中國電子制作/show.aspx?id=2220&cid=37電子各校精品課程網站教學后記（包括自我評價與學生評價，教學過程的全面分析動畫演示形象，學生容易接受（注：教學過程設計部分可加頁；表格中的單元格可合并、拆分《模擬電子技術》課程電子教案教師 序號教學項目（任務）名稱常用半導體器件課時數1教學內容主要知識點穩壓二極管重點、難點穩壓二極管的穩壓特性、主要參數、穩壓二極管的應用教學目標專業能力掌握穩壓二極管的特性，穩壓二極管的應用電路方法能力學生利用動畫、仿真、實操等掌握穩壓二極管的特性及工作原理社會能力提高邏輯思維能力，鍛煉理性思維。學生情況分析高職高專學生教學環境要求多媒體教室與實訓室教學方法理論與實操相結合，即學即練教學手段多媒體教學，小組協作訓練教學過程設計教學步驟教學內容學生活動時間分配明確任務穩壓二極管交流電通過變壓、整流、濾波之后變為直流電，但是此直流電并不是非常穩定的直流電。如何得到恒定的直流電呢？這里來認識一種新器件：穩壓二極管。穩壓二極管Zenerdiode又叫齊納二極管,是一種硅材料制成的面接觸型晶體二極管，簡稱穩壓管。此二極管是一種直到臨界反向擊穿電壓前都具有很高電阻的半導體器件。穩壓管在反向擊穿時，在一定的電流范圍內（或者說在一定功率損耗范圍內，端電壓幾乎不變，表現出穩壓特性，因而廣泛應用于穩壓電源與限幅電路之中。1．穩壓電路圖6-1穩壓二極管組成的穩壓電路觀看圖片、動畫、仿真5教學步驟教學內容學生活動時間分配1下圖為穩壓二極管的IV知道，在反向電壓達到Uz時，二極管有截止轉向導通，此時的電流為最低穩壓電流Izini電壓變化很小基本上維持不變。故起到了穩壓的效果。知識引導由于pn結具有反向擊穿的特性，擊穿時，載流PPT、動畫演示、圖片子數目急劇增多，使得半導體的電阻率非常小，從而電阻很小。2（1）穩定電壓Vz穩壓管反向擊穿后其電流為規定值時它兩端的電壓值。不同型號的穩壓管其Vz的范圍不同；同種型號的穩壓管也常因工藝上的差異而有一定的分散性。所以，Vz21110（包括穩壓管）的正向導通特性也有穩壓作用，但穩06～0.8V般不常用。知識引導IZIz通常iIZin是指穩壓管開始起穩壓作用時的最小電流，電流低于此值時，穩壓效果差；IZmax是指穩壓管穩定工作時的最大允許電流，超過此電流時，只要超過額定功耗，穩壓管將發生永久性擊穿。故一般要求IZinIzIZmaxrZ量與電流的微變量之比。rZ越小，表明穩壓管性能越好。Pz是由管子溫升所決定的參數，Pz＝VzIZmaxαVzVZ＜4Vα＜0VZ＞7V時，α＞0VZ時，αPPT、動畫演示、圖片教學步驟教學內容學生活動時間分配操作訓練二極管極性的識別和性能的判斷穩壓二極管極性的判定將紅、黑表筆分別接穩壓二極管的兩個電極，若測得的電阻值很?。◣浊W以下，則黑表筆所接電極為二極管正極，紅表筆所接電極為二極管的負極；若測得的阻值很大（幾百千歐以上，則黑表筆所接電極為二極管負極，紅表筆所接電極為二極管的正極。穩壓電路的測量萬用表測量、記錄教學步驟教學內容學生活動時間分配知識深化穩壓二極管的應用穩壓二極管是一種用于穩定電壓的單PN管。此二極管是一種直到臨界反向擊穿電壓前都具有很高電阻的半導體器件。在這臨界擊穿點上，反向電阻降低到一個很少的數值，在這個低阻區中電流增加而電壓則保持恒定，穩壓二極管是根據擊穿電壓來分檔的，因為這種特性，穩壓管主要被作為穩壓器或電壓基準元件使用。穩壓管構成的常用穩壓電路如下圖所示。正常穩壓時，VOVZ。穩壓二極管的電流滿足IZmin≤IZ≤IZmax 例：圖中通過穩壓管的電流IZ等于多少？R限流電阻，其值是否合適？I2012A5103A5 1.65歸納總結穩壓二極管工作在反向擊穿區，在一定電流范圍內，保持兩端電壓不變，可以用于穩壓電路中。5作業課后練習[1][2]2008年月出版[3]200811月出版[4][5][6]2000年出版教學參考資料、網站課外學習網站1．/深圳市創明達電子科技有限公司2．/綜合電子論壇3．/電子開發網4．/info/電子天下/應用電子網/中國電子制作/show.aspx?id=2220&cid=37電子各校精品課程網站教學后記（包括自我評價與學生評價，教學過程的全面分析動畫演示形象，學生容易接受（注：教學過程設計部分可加頁；表格中的單元格可合并、拆分《模擬電子技術》課程電子教案教師 序號教學項目（任務）名稱常用半導體器件課時數1教學內容主要知識點發光二極管重點、難點發光二極管的工作原理、主要參數、發光二極管的應用教學目標專業能力掌握發光二極管的主要參數，發光二極管的應用電路方法能力學生利用動畫、仿真、實操等掌握發光二極管的使用社會能力提高邏輯思維能力，鍛煉理性思維。學生情況分析高職高專學生教學環境要求多媒體教室與實訓室教學方法理論與實操相結合，即學即練教學手段多媒體教學，小組協作訓練教學過程設計教學步驟教學內容學生活動時間分配明確任務發光二極管發光二極管,通常稱為LED,是在電子學世界里面的真正無名英雄。它們做了許多不同工作和在各種各樣的設備都可以看見它的存在。基本上,發光二極管只是一個微小的電燈泡。但不像常見的白熾燈泡，發光二極管沒有燈絲，而且又不會特別熱。它單單是由半導體材料里的電子移動而使它發光。什么是發光二極管？有哪些應用？觀看圖片、動畫、仿真5教學步驟教學內容學生活動時間分配1.發光二極管的工作原理發光二極管LED（Light-EmittingDiode）是能將電信號轉換成光信號的結型電致發光半導體器件。發光二極管是由Ⅲ-Gas砷化鎵、GaP（磷化鎵、GaAsP（磷砷化鎵）等半導體制成的，其核心是PN結。因此它具有一般P-N結I-N特性，即正向導通，反向截止、擊穿特性。此外，在一定條件下，它還具有發光特性。在正向電NPPN進入對方區域的少數載流子（少子）一部分與多數載流子（多子）復合而發光。2.發光二極管的分類知識引導按發光管發光顏色分按發光管發光顏色分，可分成紅色、橙色、綠色（又細分黃綠、標準綠和純綠、藍光等。按發光管出光面特征分按發光管出光面特征分圓燈、方燈、矩形、面發光管、側向管、表面安裝用微型管等。按發光二極管的結構分按發光二極管的結構分有全環氧包封、金屬底座環氧封裝、陶瓷底座環氧封裝及玻璃封裝等結構。按發光強度和工作電流分PPT、動畫演示、圖片3.發光二極管的主要參數P:LED兩端正向直流電壓與流過它的電流之積的最大值。超過此值，LED熱、損壞。最大正向直流電流IFm：允許加的最大的正向直流電流。超過此值可損壞二極管。在實際使用中應根據需要選擇IF06▲IFm以下。VF：參數表中給出的工作電壓是在給定的正向電流下得到的。一般是在IF=20mAVF14～3V。在外界溫度升高時，VFVRm：所允許加的最大反向電壓。超過此值，發光二極管可能被擊穿損壞。top:發光二極管可正常工作的環境溫度范圍。低于或高于此溫度范圍，發光二極管將不能正常工作，效率大大降低。教學步驟教學內容學生活動時間分配操作訓練萬用表點亮發光二極管發光二極管極性的判斷將紅、黑表筆分別接發光二極管的兩個電極，若測得的電阻值很?。◣浊W以下，則黑表筆所接電極為二極管正極，紅表筆所接電極為二極管的負極；若測得的阻值很大（幾百千歐以上，則黑表筆所接電極為二極管負極，紅表筆所接電極為二極管的正極。另外，長管腳對應發光二極管的正極，短管腳對應二極管的負極。萬用表點亮發光二極管使用萬用表的二極管檔位，紅表筆接發光二極管的正極，黑表筆接二極管的負極，此時發光二極管點亮；如果交換萬用表的紅黑表筆，發光二極管不亮。發光二極管使用注意事項管子極性不得接反，一般講引線較長的為正極，引線較短的是負極。使用中各項參數不得超過規定極限值。正向電流IF不允許超過極限工作電流IFM值，并且隨著環境溫度的升高，必須作降額使用。長期使用溫度不宜超過75℃。萬用表測量、記錄5教學步驟教學內容學生活動時間分配知識深化發光二極管的應用LED被廣泛用于種電子儀器和電子設備中，可作為電源指示燈、電平指示或微光源之用。紅外發光管常被用于電視機、錄像機等的遙控器中。知識深化微型手電電路利用高亮度或超高亮度發光二極管制作微型手電的電路如圖所示。圖中電阻R限流電阻，其值應保證電源電壓最高時應使LED的電流小于最大允許電IFm。電源指示電路圖中的電阻（E-5歸納總結發光二極管的亮度由電流決定，發光二極管的驅動電路必須加限流電阻，才能正常工作。5作業課后練習教學參考資料、網站2008月出版200811月出版2000年出版課外學習網站/深圳市創明達電子科技有限公司/綜合電子論壇3．/電子開發網4．/info/電子天下6．/應用電子網7．/中國電子制作/show.aspx?id=2220&cid=37電子各校精品課程網站教學后記（包括自我評價與學生評價，教學過程的全面分析動畫演示形象，學生容易接受（注：教學過程設計部分可加頁；表格中的單元格可合并、拆分《模擬電子技術》課程電子教案教師 序號教學項目（任務）名稱常用半導體器件課時數1教學內容主要知識點光電二極管重點、難點光電二極管的工作原理、主要參數、光電二極管的應用教學目標專業能力掌握光電二極管的主要參數，光電二極管的應用電路方法能力學生利用動畫、仿真、實操等掌握光電二極管的使用社會能力提高邏輯思維能力，鍛煉理性思維。學生情況分析高職高專學生教學環境要求多媒體教室與實訓室教學方法理論與實操相結合，即學即練教學手段多媒體教學，小組協作訓練教學過程設計教學步驟教學內容學生活動時間分配明確任務光電二極管光電二極管（Photo-Diode）和普通二極管一樣，也是由一個PN結組成的半導體器件，也具有單方向導電特性。但在電路中它不是作整流元件，而是把光信號轉換成電信號的光電傳感器件。什么是光電二極管？光電二級管是怎樣把光信號轉換成電信號的呢？有哪些應用？觀看圖片、動畫、仿真5教學步驟教學內容學生活動時間分配知識引導光電二極管的工作原理光電二極管、光電三極管是電子電路中廣泛采用的光敏器件。光電二極管和普通二極管一樣具有一個PN結，不同之處是在光電二極管的外殼上有一個透明的窗口以接收光線照射，實現光電轉換，在電路圖中VD。光敏二極管的電路符號如圖所示。光敏二極管一般有兩種工作狀態：當光敏二極管上加有反向電壓時，管子中的反向電流隨光強變化而正比變化；光敏二極管上不加反壓，利用PN結在受光照（包括可見光、不可見光）時產生正向壓降的原光電二極管的分類PN特性：優點是暗電流小，一般情況下，響應速度較低。用途：照度計、彩色傳感器、光電三極管、線性圖像傳感器、分光光度計、照相機曝光計。PIN特性：缺點是暗電流大，因結容量低，故可獲得快速響應用途：高速光的檢測、光通信、光纖、遙控、光電三極管、寫字筆、傳真發射鍵型特性：使用AuN型半導體結代替P導體用途：主要用于紫外線等短波光的檢測雪崩型特性：相應速度非?？欤蚓哂斜端僮鲇?，故可檢測微弱光用途：高速光通信、高速光檢測PPT、動畫演示、圖片1.光電二極管的主要參數最高反向工作電壓；暗電流；光電流；靈敏度；結電容；正向壓降；響應時間；教學步驟教學內容學生活動時間分配操作訓練光電二極管的檢測1．電阻測量法用萬用表1k擋。光電二極管正向電阻約10k 右。在無光照情況下，反向電阻為時，這管子是好的(反向電阻不是時說明漏電流大)；有光照時，反向電阻隨光照強度增加而減小阻值可達到幾k或1k以下，則管子是好的；若反向電阻都是或為零，則管子是壞的。電壓測量法用萬用表1V檔。用紅表筆接光電二極管“+”極，黑表筆接“—”極，在光照下，其電壓與光照強度成比例，一般可達0．2—0．4V。短路電流測量法用萬用表50A檔。用紅表筆接光電二極管“+”極，黑表筆接“—極，在白熾燈下(不能用日光燈)，隨著光照增強，其電流增加是好的，短路電流可達數十至數百A。萬用表測量、記錄5教學步驟教學內容學生活動時間分配知識深化光電二極管的應用在紅外遙制系統中，光電二極管(也稱光敏二極管)及光電三極管(也稱光敏三極管)均為紅外線接收管，它把接收到的紅外線變成電信號，經過放大及信號處理后用于各種控制。除廣泛用于紅外線遙控外，還可用于光纖通信、光纖傳感器、工業測量、自動控制、火災報警器、防盜報警器、光電讀出裝置(紙帶讀出器、條形碼讀出器等)及光電耦合器等方面。1.分壓電路直接分壓輸出：光電流IpVo=IpR。簡單，信號較微弱，用光電三極管代替光電二極管效果非常好！5歸納總結光電二極管的一般工作在反向電壓下，能夠把光信號轉換成電信號的光電傳感器件。5作業課后練習教學參考資料、網站2008月出版200811月出版2000年出版課外學習網站1．/深圳市創明達電子科技有限公司2．/綜合電子論壇3．/電子開發網4．/info/電子天下6．/應用電子網7．/中國電子制作/show.aspx?id=2220&cid=37電子各校精品課程網站教學后記（包括自我評價與學生評價，教學過程的全面分析動畫演示形象，學生容易接受（注：教學過程設計部分可加頁；表格中的單元格可合并、拆分《模擬電子技術》課程電子教案教師 序號教學項目（任務）名稱常用半導體器件課時數1教學內容主要知識點三極管的結構重點、難點三極管的結構、三極管的分類、三極管的檢測教學目標專業能力完成三極管的檢測方法能力學生利用動畫、仿真、實操等掌握三極管的使用社會能力提高邏輯思維能力，鍛煉理性思維。學生情況分析高職高專學生教學環境要求多媒體教室與實訓室教學方法理論與實操相結合，即學即練教學手段多媒體教學，小組協作訓練教學過程設計教學步驟教學內容學生活動時間分配明確任務三極管的結構便攜式喊話器應用廣泛。教師,導游,商場促銷等需要長時間用嗓子和大聲說話的人都需要它。有了小巧的它,你就省力多了。而且說話的效果又好。那么喊話器是如何完成聲音信號的放大的呢?我們先來認識一下三極管元件。觀看圖片、動畫、仿真5教學步驟教學內容學生活動時間分配6.三極管的結構三極管具有放大作用是由其結構決定的，下面先來看看三極管的結構和分類。三極管是由兩個PN結、三個區、引出三個電極而構成。如圖2所示。知識引導2三極管結構示意圖和符號三極管內部的三個區分別稱集電區、基區和發射區，三個區相比較基區最薄，發射區摻雜濃度最高，集電區面積最大。集電區和發射區雖然屬于同一類型PN結稱集電結，與發射區相連接的PN結稱發射結。由三個區引出的三個電極分別稱集電極CB和發E。PPT、動畫演示、圖片2.三極管的分類按三個區的組成形式，三極管可分為NPN型如圖2（a）所示和PNP型如圖2（b）所示兩種。從符號上區分，NPN型發射極箭頭向外，PNP型發射極箭頭向里。發射極的箭頭方向除了用來區分類型之外，更重要的是表示三極管工作時，發射極電流的流動方向。三極管如按所用的半導體材料可分為硅管和鍺管；按功率可分為大、中、小功率管；按頻率特性可分為低頻管和高頻管等。教學步驟教學內容學生活動時間分配三極管的檢測用萬用表判別管腳的根據是：把晶體三極管的結構看成是兩個背靠背的PN3NPN管來說，基極是兩個結的公共陽極，對PNP管來說，基極是兩個結的公共陰極。操作訓練1B和三極管類型的判斷將指針式萬用表歐姆檔置“R×100”或“R×1K”處，先假設三極管某極為“基極”，并將黑筆接在假設的基極上，再將紅表筆先后接到其余兩個電極上，如果兩次測得的電阻值都很大（或者都很小，約為幾千歐至十幾千歐（或約為幾百歐至幾千歐，而對換表筆后測得的兩個電阻值都很小（或很大，則可確定假設基極是正確的。如果兩次得到電阻值是一大一小，則可肯定原假設的基極是錯誤的，這時就必須重新假設另一電極為“基極”，再重復上述的測試。最多重復兩次就可找到真正的基極。當基極確定以后，將黑表筆接基極，紅表筆分別接其他兩極。此時，若測得的電阻值都很小，則該三極管為NPN型管，反之，則為PNP管型。萬用表測量、記錄52.集電極CE的判斷NPN型管為例。把黑表筆接到假設的集電極C上，紅表筆接到假設發射極EBC極（不能使BC直接接觸BC之間接入偏置電阻。讀出表頭所示C、E阻值，然后將紅、黑兩表筆反接重測。若第一次電阻值比第二次小，說明原假設成立，黑表筆所接為三極C，紅表筆所接為二極管發射極EC、E間的電阻值小正說明通過萬用表的電流大、偏置正常。教學步驟教學內容學生活動時間分配知識深化三極管的命名方法半導體器件型號由五部分（場效應器件、半導體特殊器件、復合管、PIN型管、激光器件的型號命名只有第三、四、五部分）組成。五個部分意義如下：第一部分：用數字表示半導體器件有效電極數目。2二極管、3-第二部分：用漢語拼音字母表示半導體器件的材料和極性。表示二極管時：AN型鍺材料、BPCN型硅材料、DP型硅材料。表示三極管時：APNP型鍺材料、BNPN型鍺材料、CPNP型硅材料、DNPN型硅材料。第三部分：用漢語拼音字母表示半導體器件的內型。P普通管、V微波管、-穩壓管、C參量管、ZK開關管、X低頻小功F3zPc1、A>3zPc>1流器、Y-體效應器件、B-雪崩管、J-階躍恢復管、CS-場效應管、BT-半導體特殊器件、F-復合管、第四部分：用數字表示序號第五部分：用漢語拼音字母表示規格號例如：3DG18表示NPN型硅材料高頻三極管5歸納總結三極管也是一種半導體元器件，由兩個PN結組成，能夠完成信號放大。5作業課后練習[1][2]2008年教學參考資料、網站月出版[3]200811月出版[4][5][6]胡宴如主編《模擬電子技術》，高等教育出版社，2000年出版課外學習網站/深圳市創明達電子科技有限公司/綜合電子論壇3．/電子開發網4．/info/電子天下6．/應用電子網7．/中國電子制作/show.aspx?id=2220&cid=37電子各校精品課程網站教學后記（包括自我評價與學生評價，教學過程的全面分析動畫演示形象，學生容易接受（注：教學過程設計部分可加頁；表格中的單元格可合并、拆分《模擬電子技術》課程電子教案教師 序號教學項目（任務）名稱常用半導體器件課時數1教學內容主要知識點三極管的工作原理重點、難點三極管工作原理、三極管放大的條件教學目標專業能力三極管工作原理、三極管放大的條件方法能力學生利用動畫、仿真、實操等掌握三極管的工作原理社會能力提高邏輯思維能力，鍛煉理性思維。學生情況分析高職高專學生教學環境要求多媒體教室與實訓室教學方法理論與實操相結合，即學即練教學手段多媒體教學，小組協作訓練教學過程設計教學步驟教學內容學生活動時間分配明確任務三極管的工作原理教師上課用的擴音器，聲音放大，效果好。那么擴音器是如何完成聲音信號的放大的呢?三極管放大信號需要什么條件呢？觀看圖片、動畫、仿真5教學步驟教學內容學生活動時間分配7.三極管的工作原理在前面引例中可以看到三極管具有放大作用，為什么三極管具有防大作用，下面以常用的NPN型三極管為例進行討論，見圖1。三極管要實現放大作用，其條件是發射結正偏，NPN型三極管，UBE＞0發射結正偏，UCB＜0集電結反偏；PNP型三極管，UBE＜0發射結正偏，UCB＞0集電結反偏。知識引導1電流分配1（a）NPN型三極管放大工作必須提供的外部條件，圖中的基極電源EB使發射結正偏，集電極電源EC＞EB使集電結反偏。三極管內部載流子的運動規律如圖1（b）所示，圖中所畫出的載流子的運動方向是電子流方向，電子帶負電荷。下面分析電子流的運動過程及各極電流的形成。發射區發射電子形成發射結正偏，由于發射區摻雜濃度高而產生的大量自由電子，在外場的作用下，被發射到基區。兩個電源的負極同時向發射區補充電子形成發射極電流IE，IE的方向與電子流方向相反。基區復合電子形成發射區發射到基區的大量電子有很少一部分與EB正極補充形成基極電流IB。集電區收集電子形成集電結反偏，在基區沒有被復合掉的大量帶負電荷的電子，在外加強電場EC正極吸引力的作用下被收集到集電區，并流向集電極電源正極形成集電極電IC。KCL定律，三個電流之間的關系為（5-PPT、動畫演示、圖片如果發射結正偏壓UBE增大，發射區發射的載流子增多，IB、ICIE都相應增大。通過實驗可以驗證：UBEICIB幾乎是按一定的比例變化。其比值，稱為三極管的直流電流放大系數，一般在幾十至上百倍。 （5-IB則有IC＝IB53)IE＝IB＋IC＝IB＋IB＝(1＋(5-從上述表達式(6-3)和式(6-4)可見，當IB有很小的ICIE有較大的變化，這就是所謂三極管的電流放大作用。這種放大作用的實質是一種電流的控制作用，即以很小的基極電流IB控制較大的集電極電流IC?！咎貏e提示】三極管要實現放大作用，其條件是發射結正偏，集電結反偏。如NPN型三極管，UBE＞0發射結正偏，UCB＜0集電結反偏；PNP型三極管，UBE＜0發射結正偏，UCB＞0集電結反偏。教學步驟教學內容學生活動時間分配電流放大轉換為電壓信號如果集電極電流Ic是流過一個電阻R據電壓計算公式U=R*I可以算得，這電阻上電壓就會發生很大的變化。我們將這個電阻上的電壓取出來，就得到了放大后的電壓信號了。知識深化PPT、動畫演示、圖片5圖 共發射極基本放大電歸納總結三極管工作在發射結正偏，集電結反偏時，能夠完成信號的放大。5作業課后練習[1][2]2008年月出版[3]200811月出版[4][5][6]2000年出版教學參考資料、網站課外學習網站1．/深圳市創明達電子科技有限公司2．/綜合電子論壇3．/電子開發網4．/info/電子天下/應用電子網/中國電子制作/show.aspx?id=2220&cid=37電子各校精品課程網站教學后記（包括自我評價與學生評價，教學過程的全面分析動畫演示形象，學生容易接受（注：教學過程設計部分可加頁；表格中的單元格可合并、拆分《模擬電子技術》課程電子教案教師 序號教學項目（任務）名稱常用半導體器件課時數1教學內容主要知識點三極管的特性曲線重點、難點三極管的伏安特性、三極管三個工作區的條件、判斷教學目標專業能力完成三極管的伏安特性的測量方法能力學生利用動畫、仿真、實操等掌握三極管的使用社會能力提高邏輯思維能力，鍛煉理性思維。學生情況分析高職高專學生教學環境要求多媒體教室與實訓室教學方法理論與實操相結合，即學即練教學手段多媒體教學，小組協作訓練教學過程設計教學步驟教學內容學生活動時間分配明確任務三極管的特性曲線三極管的伏安特性是指各電極間電壓與電流的關系曲線。它是分析三極管放大電路的重要依據。伏安特性可用晶體三極管圖示儀測出，也可以通過實驗的方法測得。下面以常用的NPN型管共發射極放大電路為例來討論。實驗電路如圖1所示1伏安特性測試電路觀看圖片、動畫、仿真5教學步驟教學內容學生活動時間分配8.三極管的伏安特性（1）輸入特性輸入特性是指在集射極之間電壓UCE為常數時，基極電流IB與基射極之間電壓UBE的關系曲線（UBE2（a）知識引導2伏安特性曲線UCE≥1時集電結反偏，三極管可以工作在放大區，IBUBE確定。它和二極管的伏安特性曲線基本相同，也有一段死區，只有UBE大于死區電壓，才有IB電流，三極管才工作在放大區。在放大區，硅管的發射結壓降UBE0.7V，鍺管的發射結壓降UBE一般取0.3V。（2）輸出特性輸出特性是指在基極電流IB為常數時，集電極電ICUCEIC＝（UCE，如圖526（b）所示。輸出特性曲線可分為三個區，也就是三極管的三種工作狀態。①放大區輸出特性曲線近似于水平的部分稱為放大區。三極管工作在放大區的條件是發射結正偏，集電結反PPT、動畫演示、圖片偏，特點是IC＝IB。在放大區，當發射結UBE時，IB≥1時集電結反偏，足以把基區沒有復合的電子全部收集到集電極，所以UCE再增加已沒有更多的載流子參與導電。因此，在放大區IC僅由IB決定。②截止區IB＝0曲線以下的區域稱為截止區。三極管處于截止區的條件是兩個PN結均反偏，特點是IB＝0、IC＝ICEO≈0，無放大作用。知識引導③飽和區輸出特性曲線迅速上升和彎曲部分之間的區域稱為飽和區。三極管工作在飽和區的條件是兩個PN結均正偏，特點是集電極與發射極之間的壓降很小，≤1VIBICICIB。ICIB控制，無放大作用。教學步驟教學內容學生活動時間分配操作訓練三極管的伏安特性的測量實驗電路如圖3所示3伏安特性測試電路調節電位器RP，使輸入電壓uI由零逐漸增大，如表1所示，用萬用表測出對應的uBE、uO值，并計算出iC，記入表中。萬用表測量、記錄教學步驟教學內容學生活動時間分配知識深化三極管工作狀態的判斷【例】在收音機的放大電路中，如果測得如圖4中所示各管腳的電壓值，問各三極管分別工作在哪個區？解：分析這類問題主要是根據各極之間的電壓來判斷，圖中均為NPN型三極管。4（a）UB＞UE，UB＞UCPN結均正偏，三極管工作在飽和區。圖4（b）UB＞UE，UB＜UC，發射結正偏，集電結反偏，三極管工作在放大區。4（c）UB＜UE，UB＜UCPN結均反偏，三極管工作在截止區。5歸納總結三極管在不同的工作條件下，可以工作在放大區、飽和區、截止區。5作業課后練習教學參考資料、網站2008月出版200811月出版2000年出版課外學習網站/深圳市創明達電子科技有限公司/綜合電子論壇3．/電子開發網4．/info/電子天下6．/應用電子網7．/中國電子制作/show.aspx?id=2220&cid=37電子各校精品課程網站教學后記（包括自我評價與學生評價，教學過程的全面分析動畫演示形象，學生容易接受（注：教學過程設計部分可加頁；表格中的單元格可合并、拆分《模擬電子技術》課程電子教案教師 序號教學項目（任務）名稱常用半導體器件課時數1教學內容主要知識點三極管的主要參數重點、難點三極管的主要參數、三極管的類型及材料、三極管的選用教學目標專業能力三極管的正確選用方法能力學生利用動畫、仿真、實操等掌握三極管的使用社會能力提高邏輯思維能力，鍛煉理性思維。學生情況分析高職高專學生教學環境要求多媒體教室與實訓室教學方法理論與實操相結合，即學即練教學手段多媒體教學，小組協作訓練教學過程設計教學步驟教學內容學生活動時間分配明確任務三極管的主要參數當你制作一個小電路時如何選用合適的三極管呢?當你需要一只三極管，而又找不到同型號的管子?這就需要考慮三極管的參數。觀看圖片、動畫、仿真5教學步驟教學內容學生活動時間分配知識引導三極管的主要參數三極管的類型及材料首先必須清楚三極管的類型及材料。常用三極管的類型有NPNPNP型兩種。由于這兩類三極管工作時對電壓的極性要求不同，所以它們是不能相互代換的。三極管的材料有鍺材料和硅材料。它們之間最大的差異就是起始電壓不一樣。鍺管PN結的導通電壓0.2VPN結的導通電壓為0.6～0.7V。在放大電路中如果用同類型的鍺管代換同類型的硅管，或用同類型的硅管代換同類型的鍺管一般是可以的，但都要在基極偏置電壓上進行必要的調整，因為它們的起始電壓不一樣。但在脈沖電路和開關電路中不同材料的三極管是否能互換必須具體分析，不能盲目代換。三極管的主要參數直流參數集電極一基極反向飽和電流Icbo：發射極開路（Ie=0)時，基極和集電極之間加上規定的反向電壓Vcb時的集電極反向電流，它只與溫度有關，在一定溫度下是個常數，所以稱為集電極一基極的反向飽和電流。良好的三極管，Icbo很小，小功率鍺管的Icbo約為1～10微安，大功率鍺管的Icbo可達數毫安，而硅管的Icbo則非常小，是毫微安級。集電極一發射極反向電流Iceo(穿透電流基極開路（Ib=0）時，集電極和發射極之間加上規定反向電壓VceIceo大約是Icbo的Iceo=(1+)IcbooIcboIceo受溫度影響極大，它們是衡量管子熱穩定性的重要參數，其值越小，性能越穩定，小功率鍺管的Iceo比硅管大。發射極---基極反向電流Iebo：集電極開路時，在發射極與基極之間加上規定的反向電壓時發射極的電流，它實際上是發射結的反向飽和電流。直流電流放大系數1（hEF：這是指共發射接法，沒有交流信號輸入時，集電極輸出的直流電流與基極輸入的直流電流的比值，即：1=Ic/IbPPT、動畫演示、圖片知識引導交流參數交流電流放大系數（hfe）：這是指共發射極接法，集電極輸出電流的變化量Ic與基極輸入電流的變化量△Ib之比，即：△Ic/△Ib一般晶體管的大約在10-200之間，如果太小，電流放大作用差，如果太大，電流放大作用雖然大，但性能往往不穩定。共基極交流放大系數（hfb：這是指共基接法時，集電極輸出電流的變化是Ic與發射極電流的變化量△Ie之比，即：=△Ic/△Ie因為△△Ie，故＜1。高頻三極管的＞0.90就可以使用與之間的關系：=/（1+）=/（1-）1/（1-截止頻率f、f 當下降到低頻時0.707倍的頻率，就是共發射極的截止頻率f；當下降到低頻時的0.707倍的頻率就是共基極的截止頻率foff是表明管子頻率特性的重要參數，它們之間的關系為：f （1-）ffT因為頻率f上升時，就下降，當下降到1時，對應的fT是全面地反映晶體管的高頻放大性能的重要參數。極限參數集電極最大允許電流ICM當集電極電流Ic增加到某一數值，引起值下降到額定值的2/3或1/2，IcICMIcICM時，雖然不致使管子損壞，但值顯著下降，影響放大質量。集電極----基極擊穿電壓BVCBO當發射極開路時，集電結的反向擊穿電壓稱為BVEBO。發射極-----基極反向擊穿電壓BVEBO當集電極開路時，發射結的反向擊穿電壓稱為BVEBO。集電極-----發射極擊穿電壓BVCEO當基極開路時，加在集電極和發射極之間的最大允許電壓，使用時如果Vce＞BVceo，管子就會被擊穿。集電極最大允許耗散功率PCMIc，溫度要升高，管子因受熱而引起參數的變化不超過允許值時的最大集電極耗散功率稱為PCM耗散功率，Pc=Uce×Ic.使用時慶使Pc＜PCM。PCM與散熱條件有關，增加散熱片可提高PCM。教學步驟教學內容學生活動時間分配知識深化小功率三極管的選用小功率三極管在電子電路中的應用最多。主要用作小信號的放大、控制或振蕩器。選用三極管時首先要搞清楚電子電路的工作頻率大概是多少。如中波收音機振蕩器的最高頻率是2MHz左右；而調頻收音機的最高振蕩頻率為120MHz左右；電視機中VHF頻段的最高振蕩頻率為250MHz左右；UHF頻段的最高振蕩頻率接近1000MHz左右。工程設計中一般要求三極管的fT3要求來選擇三極管的特征頻率fT。由于硅材料高頻三極管的fT一般不低于50MHz，所以在音頻電子電路中使用這類管子可不考慮fT這個參數。小功率三極管BVCEO的選擇可以根據電路的電源電壓來決定，一般情況下只要三極管的BVCEO大于電路中電源的最高電壓即可。當三極管的負載是感性負載時，如變壓器、線圈等時BVCEO數值的選擇要慎重，感性負載上的感應電壓可能達到電源電壓的2～8倍(如節能燈中的升壓三極管)。一般小功率三極管的BVCEO都不低于15V，所以在無電感元件的低電壓電路中也不用考慮這個參數。一般小功率三極管的ICM30～50mA之間，對于小信號電路一般可以不予考慮。但對于驅動繼電器及推動大功率音箱的管子要認真計算一下。當然首先要了解繼電器的吸合電流是多少毫安，以此來確定三極管的ICM。當我們估算了電路中三極管的工作電流(即集電極電流)，又知道了三極管集電極到發射極之間的電壓后，就可根據P=U×I來計算三極管的集電極最大允許耗散功率PCM。國產及國外生產的小功率三極管的型號極多，它們的參數有一部分是相同的，有一部分是不同“大能代小”的原則(BVCEO高的三極管可以代替BVCEO低的三極管；ICM大的三極管可以代替ICM小的三極管等，就可對三極管應用自如了。PPT、動畫演示、圖片歸納總結了解三極管的主要參數，是正確選用三極管的前提。在學習的過程中還會遇到形形色色的半導體元器件，它們的選用還需查閱有關手冊。5作業課后練習[1][2]2008年月出版[3]200811月出版[4][5][6]2000年出版教學參考資料、網站課外學習網站1．/深圳市創明達電子科技有限公司2．/綜合電子論壇3．/電子開發網4．/info/電子天下/應用電子網/中國電子制作/show.aspx?id=2220&cid=37電子各校精品課程網站教學后記（包括自我評價與學生評價，教學過程的全面分析動畫演示形象，學生容易接受（注：教學過程設計部分可加頁；表格中的單元格可合并、拆分《模擬電子技術》課程電子教案教師 序號教學項目（任務）名稱常用半導體器件課時數0.教學內容主要知識點光電三極管重點、難點光電三極管的外形及結構、光電三極管的工作原理、光電三極管的分類及選用，光電三極管的特性曲線教學目標專業能力光電三極管的正確選用方法能力學生利用動畫、仿真、實操等掌握光電三極管的使用社會能力提高邏輯思維能力，鍛煉理性思維。學生情況分析高職高專學生教學環境要求多媒體教室與實訓室教學方法理論與實操相結合，即學即練教學手段多媒體教學，小組協作訓練教學過程設計教學步驟教學內容學生活動時間分配明確任務光電三極管大家都熟悉路燈在天亮的時候會自動關閉，天黑的時候會自動開啟。這是如何實現的呢？首先來認識一下新的元器件，光電三極管。觀看圖片、動畫、仿真5教學步驟教學內容學生活動時間分配光電三極管1.光電三極管的外形及結構以接受光的信號而將其變換為電氣信號為目的而制成之晶體管稱為光敏三極管,也叫光電三極管,英文PhotoTransister。光電三極管外型及符號如2所示。2光電三極管外型及符號2.光電三極管的工作原理知識引導光敏三極管一般在基極開放狀態使用(外部導線有兩條線的情形比較多)，而將電壓施加至射極、集極之兩個端子，以便將逆偏壓施至集極接合部。在此狀態下，光線入射于基極之表面時，受到反偏壓之基極、集電極間即有光電流(Iλ)流過，發射極接地之晶體管的情形也一樣，電流以晶體管之電流放大率(hfe)被放大而成為流至外部端子之光電流(Ic)，為便于了解起見，請參照圖4所示。達林頓晶體管工作情況；電流再經過次段之晶體管的電流放大率被放大，其結果流至外部導線之光電流即為初段之基極、集極間所流過之光電流與初段及后段之晶體管的電流放大率三者之積。PPT、動畫演示、圖片4光敏三極管的等效電路知識引導光電三極管的分類由外觀上，可以區分為罐封閉型與樹脂封入型，而各型又可分別分為附有透鏡之型式及單純附有窗口之型式。就半導體晶方言之，材料有硅(Si)與鍺(Ge)，大部份為硅。在晶方構造方面，可分為普通晶體管型與達林頓晶體管型。再從用途加以分類時，可以分為以交換動作為目的之光敏三極管與需要直線性之光敏三極管，但光敏三極管的主流為交換組件，需要直線性時，通常使用光二極管。光電三極管的特性曲線光譜特性光電三極管存在一個最佳靈敏度的峰值波長。當入射光的波長增加時，相對靈敏度要下降。因為光子能量太小，不足以激發電子空穴對。當入射光的波長縮短時，相對靈敏度也下降，這是由于光子在半導體表面附近就被吸收，并且在表面激發的電子空穴對不能到達PN結，因而使相對靈敏度下降。伏安特性光電三極管的伏安特性曲線如圖所示。光電三極管在不同的照度下的伏安特性，就像一般晶體管在不同的基極電流時的輸出特性一樣。因此，只要將產生的光電流看作基極電流，就可將光敏三極管看作一般的晶體管。光電三極管能把光信號變成電信號，而且輸出的電信號較大。溫度特性光電三極管的溫度特性曲線反映的是光電三極管的暗電流及光電流與溫度的關系。從特性曲線可以看出，溫度變化對光電流的影響很小，而對暗電流的影響很大．所以電子線路中應該對暗電流進行溫度補償，否則將會導致輸出誤差。頻率特性光電三極管的頻率特性曲線如圖所示。光電三極管的頻率特性受負載電阻的影響，減小負載電阻可以提高頻率響應。一般來說，光電三極管的頻率響應比光電二極管差。對于鍺管，入射光的調制頻率要求在5kHz以下。硅管的頻率響應要比鍺管好。教學步驟教學內容學生活動時間分配知識深化光電三極管的應用光電三極管主要應用于開關控制電路及邏輯電路。亮通光電控制電路當有光線照射于光電器件上時，使繼電器有足夠的電流而動作，這種電路稱為亮通光電控制電路，也叫明通控制電路。最簡單的亮通電路如圖9所示。9亮通光電控制電路暗通光電控制電路如果光電繼電器不受光照時能使繼電器動作，而受光照時繼電器釋放，則稱它為暗通控制電路。另一種方法是在亮通電路的基礎上加一級倒相器，也可完成暗通電路的作用。要說明的是，亮通和暗通是相對而言的，以上分析都是假定繼電器高壓開關工作在常開狀態，如工作在常閉狀態，則亮通和暗通也就反過來。10暗通光電控制電路5歸納總結光電晶體管和普通晶體管類似，也有電流放大作用。只是它的集電極電流不只是受基極電路的電流控制，也可以受光的控制。但它的光電特性不如光電二極管好，在較強的光照下，光電流與照度不成線性關系。所以光電晶體管多用來作光電開關元件或光電邏輯元件。5作業課后練習教學參考資料、網站2008月出版200811月出版2000年出版課外學習網站/深圳市創明達電子科技有限公司/綜合電子論壇3．/電子開發網4．/info/電子天下6．/應用電子網7．/中國電子制作/show.aspx?id=2220&cid=37電子各校精品課程網站教學后記（包括自我評價與學生評價，教學過程的全面分析動畫演示形象，學生容易接受（注：教學過程設計部分可加頁；表格中的單元格可合并、拆分《模擬電子技術》課程電子教案教師 序號教學項目（任務）名稱常用半導體器件課時數0.教學內容主要知識點光電耦合器重點、難點光電耦合器的工作原理、光電耦合器的分類及選用，光電耦合器的特性、光電耦合器的應用教學目標專業能力光電耦合器的正確選用方法能力學生利用動畫、仿真、實操等掌握光電耦合器的使用社會能力提高邏輯思維能力，鍛煉理性思維。學生情況分析高職高專學生教學環境要求多媒體教室與實訓室教學方法理論與實操相結合，即學即練教學手段多媒體教學，小組協作訓練教學過程設計教學步驟教學內容學生活動時間分配明確任務光電耦合器對于開關電路，往往要求控制電路和開關電路之間要有很好的電隔離，這對于一般的電子開關來說是很難做到的，但采用光電耦合器就很容易實現了。圖1中（a）所示電路就是用光電耦合器組成的簡單開關電路。觀看圖片、動畫、仿真5教學步驟教學內容學生活動時間分配1.光電耦合器的工作原理光電耦合器是一種把紅外光發射器件和紅外光接受器件以及信號處理電路等封裝在同一管座內的器件。當輸入電信號加到輸入端發光器件LED上，LED發光，光接受器件接受光信號并轉換成電信號，然后將電信號直接輸出，或者將電信號放大處理成標準數字電平輸出，這樣就實現了“電－光－電”的轉換及傳輸，光是傳輸的媒介，因而輸入端與輸出端在電氣上是絕緣的，也稱為電隔離。光敏三極管多半將半導體晶方裝定在TO-18TO-5封裝引腳座后，利用附有玻璃之凸透鏡及單純之玻璃窗口之金屬罩封閉成密不透氣狀態。在光電耦合器輸入端加電信號使發光源發光，光的強度取決于激勵電流的大小，此光照射到封裝在一起的受光器上后，因光電效應而產生了光電流，由受光器輸出端引出，這樣就實現了電--光--電的轉換。2.光電耦合器的基本工作特性知識引導共模抑制比很高在光電耦合器內部，由于發光管和受光器之間的耦合電容很?。?pF以內）所以共模輸入電壓通過極間耦合電容對輸出電流的影響很小，因而共模抑制比很高。輸出特性光電耦合器的輸出特性是指在一定的發光電IFVCE與輸出電流IC之IF=0時，發光二極管不發光，此時的光敏晶體管集電極輸出電流稱為暗電流，一般很小。當IF>0時，在一定的IF作用下，所對應的IC基本上與VCE無關。ICIF之間的變化成線性關系，用半導體管特性圖示儀測出的光電耦合器的輸出特性與普通晶體三極管輸出特性相似。PPT、動畫演示、圖片（3）光電耦合器可作為線性耦合器使用。在發光二極管上提供一個偏置電流，再把信號電壓通過電阻耦合到發光二極管上，這樣光電晶體管接收到的是在偏置電流上增、減變化的光信號，其輸出電流將隨輸入的信號電壓作線性變化。光電耦合器也可工作于開關狀態，傳輸脈沖信號。在傳輸脈沖信號時，輸入信號和輸出信號之間存在一定的延遲時間，不同結構的光電耦合器輸入、輸出延遲時間相差很大。4光敏三極管的等效電路3知識引導由于光電耦合器的品種和類型非常多，其型號超過上千種，通常可以按以下方法進行分類：按光路徑分：可分為外光路光電耦合器（又稱光電斷續檢測器）和內光路光電耦合器。外光路光電耦合器又分為透過型和反射型光電耦合器。按輸出形式分：光敏器件輸出型、NPN三極管輸出型、達林頓三極管輸出型、邏輯門電路輸出型、低導通輸出型、光開關輸出型、功率輸出型。按封裝形式分：可分為同軸型，雙列直插型，TO封裝型，扁平封裝型，貼片封裝型，以及光纖傳輸型等。按傳輸信號分：可分為數字型光電耦合器（OC門輸出型，圖騰柱輸出型及三態門電路輸出型等）和線性光電耦合器（可分為低漂移型，高線性型，寬帶型，單電源型，雙電源型等。按速度分：可分為低速光電耦合器（光敏三極管、光電池等輸出型）和高速光電耦合器（光敏二極管帶信號處理電路或者光敏集成電路輸出型。按通道分：可分為單通道，雙通道和多通道光電耦合器。按隔離特性分：可分為普通隔離光電耦合器（一般光學膠灌封低于5000V，空封低于2000V）和高壓隔離光電耦合器（可分為10kV,20kV,30kV等。按工作電壓分：可分為低電源電壓型光電耦合器（一般5～15V）和高電源電壓型光電耦合器（一般大于30V。PPT、動畫演示、圖片2.光電耦合器的選用選擇光電耦合器注意事項：（1）在光電耦合器的輸入部分和輸出部分必須分別采用獨立的電源，若兩端共用一個電源，則光電耦合器的隔離作用將失去意義。（2）當用光電耦合器來隔離輸入輸出通道時，必須對所有的信號（包括數位量信號、控制量信號、狀態信號）全部隔離，使得被隔離的兩邊沒有任何電氣上的聯系，否則這種隔離是沒有意義的。教學步驟教學內容學生活動時間分配光電耦合器的應用1.開關電路知識深化1（a）中，當無脈沖信號輸入時，三極管BG處于截止狀態，發光二極管無電流流過不發光，a、b兩端電阻非常大，相當于開關“斷開”。當輸入端加有脈沖信號時，BGa、b兩端電阻變得很小，1相當于開關“接通”。故稱無信號時開關不通，為常開狀態。1中（b）所示電路則為“常閉”狀態，因為無信號輸入時，雖BG截止，但發光二極管有電流通過而發光，使a、b兩端處于導通狀態，相當于開關“接通”。當有信號輸入時，BG導通，由于BG的集電結0．3V以下，遠小于發光二極管的正向導通電a、b兩端電阻極大，相當于開關“斷開”，故稱“常閉”式。ab端在電路中不受電位高低的限制，但在使用中應滿足a端電位為正，b端為負，并使U&ab>3V為好，同時還應注意Uab應小于光電三極BVceo。PPT、動畫演示、圖片5歸納總結對于開關電路，往往要求控制電路和開關電路之間要有很好的電隔離，這對于一般的電子開關來說是很難做到的，但采用光電耦合器就很容易實現了。使用光電耦合器，輸入部分和輸出部分必須分別采用獨立的電源。5作業課后練習[1]教學參考資料、網站2008月出版200811月出版[4]2000年出版課外學習網站/深圳市創明達電子科技有限公司/綜合電子論壇3．/電子開發網4．/info/電子天下6．/應用電子網7．/中國電子制作/show.aspx?id=2220&cid=37電子各校精品課程網站教學后記（包括自我評價與學生評價，教學過程的全面分析動畫演示形象，學生容易接受（注：教學過程設計部分可加頁；表格中的單元格可合并、拆分《模擬電子技術》課程電子教案教師 序號教學項目（任務）名稱常用半導體器件課時數1教學內容主要知識點MOS場效應管結構與工作原理重點、難點MOS場效應管的工作原理、MOS場效應管的選用，MOS場效應管的伏安特性、MOS場效應管的分類教學目標專業能力MOS場效應管的正確選用方法能力學生利用動畫、仿真、實操等掌握MOS場效應管的使用社會能力提高邏輯思維能力，鍛煉理性思維。學生情況分析高職高專學生教學環境要求多媒體教室與實訓室教學方法理論與實操相結合，即學即練教學手段多媒體教學，小組協作訓練教學過程設計教學步驟教學內容學生活動時間分配明確任務晶體管是即有多數載流子，也利用少數載流子導電，被稱之為雙極型器件。場效應管是只有一種載流子參與導電，用輸入電壓控制輸出電流的半導體器件，所以稱之為單極型器件。圖1MOS場效應管。觀看圖片、動畫、仿真5教學步驟教學內容學生活動時間分配場效應管是只有一種載流子參與導電，用輸入電壓控制輸出電流的半導體器件。有N溝道器件和P溝道器件。有結型場效應三極管JFET(JunctionFieldEffectTransister)和絕緣柵型場效應三極管IGFET(InsulatedGateFieldEffectTransister)之分IGFET也稱金屬-氧化物-半導體三極管（MetalOxideSemIConductorFETMOS場效應管有增強型（EnhancementMOS或EMOS）和耗盡型(Depletion)MOSDMOS）兩大類，每一類有NP溝道兩種導電類型。場效應管有三個電極：D(Drain)稱為漏極，相當雙極型三極管的集電極；G(Gate)稱為柵極，相當于雙極型三極管的基極；S(Source)稱為源極，相當于雙極型三極管的發射極。知識引導PPT、動畫演示、圖片N溝道增強型MOSFET基本上是一種左右對稱的拓撲結構，它是在P型半導體上生成一層SiO2薄膜絕緣層，然后用光刻工藝擴散兩個高摻雜的N型N型區引出電極，一個是漏極D，一個是源極S。在源極和漏極之間的絕緣層上鍍一層金屬鋁作為柵極G。P型半導體稱為襯底(substrat)B表示。如圖3所示。3MOS(EMOS)場效應（1）溝道形成原理Vgs=0V時，漏源之間相當兩個背靠背的二極D、S之間加上電壓，不會在D、S間形成電流。當柵極加有電壓時，若0＜Vgs＜Vgs(th)（VGS(th)稱為開啟電壓作用，將靠近柵極下方的P型半導體中的空穴向下方排斥，出現了一薄層負離子的耗盡層。耗盡層中的少子將向表層運動，但數量有限，不足以形成溝道，所以仍然不足以形成漏極電流ID。進一步增加VgsVgs＞Vgs(th)時，由于此時的柵極電壓已經比較強，在靠近柵極下方的P型半導體表層中聚集較多的電子，可以形成溝道，將漏極和源極溝通。如果此時加有漏源電壓，就可以形成漏ID。在柵極下方形成的導電溝道中的電子，因P型半導體的載流子空穴極性相反，故稱為反型層（inversionlayer）。隨Vgs的繼續增加，ID將不斷增加。在Vgs=0V時ID=0，只有當Vgs＞Vgs(th)后MOS管稱為增強型MOS管。知識引導（2）Vds對溝道導電能力的控制Vgs＞Vgs(th)，且固定為某一值時，來分析漏Vds對漏極電流ID的影響。Vds的不同變化對溝道的影響如圖所示。PPT、動畫演示、圖片根據此圖可以有如下關系VDS=VDG＋VGS=—VGD=VGS—5MOS場效應管漏極輸出特性曲線3.MOS場效應管的伏安特性知識引導非飽和區非飽和區（NonsaturationRegion）又稱可變電阻區，VGS>VGS(th)、VDS<VGS-VGS(th)限定。飽和區飽和區(SaturationRegion)又稱放大區，是溝道預夾斷后所對應的工作區。由不等式VGS>VGS(th、VDS>VGS-VGS(th)限定。截止區和亞閾區VGS<VGS(th)，溝道未形成，ID=0。在VGS(th)附近很小的區域叫亞閾區（SubthresholdRegion）在這個區域內，ID與VGS的關系為指數關系。擊穿區VDS增大到足以使漏區與襯底間PN結引發雪崩擊穿時，ID迅速增加，管子進入擊穿。PPT、動畫演示、圖片教學步驟教學內容學生活動時間分配MOS場效應管的選用MOS場效應晶體管在使用時應注意分類，不能隨MOS場效應晶體管由于輸入阻抗高（MOS集成電路）極易被靜電擊穿，使用時應注意以下規則：（1）MOS器件出廠時通常裝在黑色的導電泡沫塑料袋中，切勿自行隨便拿個塑料袋裝。也可用細銅線把各個引腳連接在一起，或用錫紙包裝。（2）MOS器件不能在塑料板上滑動，應用金屬盤來盛放待用器件。知識深化（3）焊接用的電烙鐵必須良好接地。PPT、動畫演示、圖片5（4）在焊接前應把電路板的電源線與地線短接，再MOS器件焊接完成后在分開。（5）MOS器件各引腳的焊接順序是漏極、源極、柵極。拆機時順序相反。（6）電路板在裝機之前，要用接地的線夾子去碰一下機器的各接線端子，再把電路板接上去。（7）MOS場效應晶體管的柵極在允許條件下，最好接入保護二極管。在檢修電路時應注意查證原有的保護二極管是否損壞。歸納總結場效應管是只有一種載流子參與導電，用輸入電壓控制輸出電流的半導體器件，所以稱之為單極型器件。有些場效應管的源極和漏極可以互換使用，柵壓也可正可負，靈活性比晶體管好。5作業課后練習[1][2]2008年教學參考資料、網站月出版200811月出版[5][6]2000年出版課外學習網站1．/深圳市創明達電子科技有限公司2．/綜合電子論壇3．/電子開發網4．/info/電子天下/應用電子網/中國電子制作/show.aspx?id=2220&cid=37電子各校精品課程網站教學后記（包括自我評價與學生評價，教學過程的全面分析動畫演示形象，學生容易接受（注：教學過程設計部分可加頁；表格中的單元格可合并、拆分《模擬電子技術》課程電子教案教師 序號教學項目（任務）名稱常用半導體器件課時數1教學內容主要知識點結型場效應管結構與工作原理重點、難點結型場效應管的工作原理、結型場效應管的選用，結型場效應管的伏安特性、結型場效應管的作用、命名方法等教學目標專業能力結型場效應管的正確選用方法能力學生利用動畫、仿真、實操等掌握結型場效應管的使用社會能力提高邏輯思維能力，鍛煉理性思維。學生情況分析高職高專學生教學環境要求多媒體教室與實訓室教學方法理論與實操相結合，即學即練教學手段多媒體教學，小組協作訓練教學過程設計教學步驟教學內容學生活動時間分配明確任務結型場效應管晶體管是即有多數載流子，也利用少數載流子導電，被稱之為雙極型器件。場效應管是只有一種載流子參與導電，用輸入電壓控制輸出電流的半導體器件，所以稱之為單極型器件。圖1中結型場效應管。觀看圖片、動畫、仿真5教學步驟教學內容學生活動時間分配知識引導結型場效應管的結構和符號NN型半導體上制作兩個高摻雜的P區。并將它們連在一起，所引出的電極叫柵極ggate)，N型半導體的兩端分別引出兩個電極，一個稱為漏極d(drain)，一個稱為源極s(source)。PN區的交界面形成耗盡層，漏極和源極間的非耗盡層區域稱為導電溝道。2結型場效應管結型場效應管的工作原理柵-源電壓對溝道的控制作用在柵源間加負電壓UGS，令UDS=0.當UGS時，為平衡PN結，耗盡層最窄，導電溝道最寬；當│UGS│↑時，PN結反偏，耗盡層變寬，導電溝道變窄，溝道電阻增大。UGS│↑到一定值時，溝道會完全合攏。溝道電阻無窮大，稱此時UGS的值為夾斷電壓UGSoff)。UGSUGSoff)~0中某一個固定值時漏-源電壓UDS對溝道的控制作用①當UGS為UGSoff)~0中某一個固定值時UDS=0UGS所確定的一定寬度的導d-s間電壓為零，多子不會產生定向移動，因而漏極電流iD=0。PPT、動畫演示、圖片知識引導②UDSiD↑→靠近漏極處的耗盡層加寬，溝道變窄，呈楔形分布。注：UDS的存在，使得漏極附近的電位高，而源極附近的電位低，即沿N型導電溝道從漏極到源極形成一定的電位梯度，這樣靠近漏極附近的PN結所加的反向偏置電壓大，耗盡層寬；靠近源極附近的PN結反偏電壓小，耗盡層窄，導電溝道成為一個楔形。③因為柵-源電壓UGD=UGSUDS，所以當UDS從零逐漸增大時UGD逐漸減小，靠近漏極一，邊的導電溝道必將隨之變窄。但是，只要柵-源不出現夾斷區域，溝道電阻仍將基本上決定于柵-源電壓UGSiD將隨UDS的增大而線性增大，d–s現電阻特性。而一旦UDS的增大使UGD=UGSoff)，UGD=UGSoff)為預夾斷。④如果UDS繼續增大，則UGD<UGSoff)，耗盡層閉合部分將沿溝道方向延伸，即夾斷區加長。這時，一方面自由電子從漏極向源極定向移動所受阻力加大只能從夾斷區的窄縫以較高的速度通過)，從而導致iD減小；另一方面，隨著UDS的增大，d-s間的縱向電場增強，也必然導致iD增大。實際上，iD的兩種變化趨勢相互抵消UDS的增，大幾乎全部降落在夾斷區，用于克服夾斷區對iD形成的阻力。PPT、動畫演示、圖片知識引導3由于結型場效應管的柵極輸入電流iG≈0，因此很少應用輸入特性曲線，常用的特性曲線有輸出特性曲線和轉移特性曲線。輸出特性曲線輸出特性曲線用來描述UGS和電壓UDS間的關系，即它反映了漏-源電壓UDS對iD的影響。結型場效應管的工作狀態可劃分為四個區域。可變電阻區可變電阻區位于輸出特性曲線的起始部分，它表示UDS較小、管子預夾斷前，電壓UDS與漏極電流iD間的關系。飽和區(也稱恒流區)擊穿區截止區(又稱夾斷區)轉移特性曲線2 iD=IDSS*1 GS(off)VDS增大到足以使漏區與襯底間PN結引發雪崩擊穿時，ID迅速增加，管子進入擊穿。PPT、動畫演示、圖片教學步驟教學內容學生活動時間分配知識深化場效應管的命名方法及作用1.現行有兩種命名方法。第一種命名方法與雙極型三