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导入新课

导入新课. 是什么？. 生活中见过这种东西吗？. 它们是晶体管，它是集成电路诞生的关键性因素，计算机技术能如此快速的发展，其支柱就是微电子技术，而微电子领域中最活跃的就是集成电路，由此可见，集体管是这些先进技术的基础。. 第六章. 第一节. 晶体管. 知识与能力：. 教学目标. 1. 初步了解半导体的导电特性. 2. 知道 PN 结的构成. 3. 初步了解二极管和三极管的工作原理. 过程与方法：. 1. 通过演示及案例完成由感性到理性的认识，培养观察能力和分析能力。. 2. 通过对原理图的分析与认识，从原理上认识传感器。.

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Presentation Transcript

  1. 导入新课 是什么？ 生活中见过这种东西吗？

  2. 它们是晶体管，它是集成电路诞生的关键性因素，计算机技术能如此快速的发展，其支柱就是微电子技术，而微电子领域中最活跃的就是集成电路，由此可见，集体管是这些先进技术的基础。它们是晶体管，它是集成电路诞生的关键性因素，计算机技术能如此快速的发展，其支柱就是微电子技术，而微电子领域中最活跃的就是集成电路，由此可见，集体管是这些先进技术的基础。

  3. 第六章 第一节 晶体管

  4. 知识与能力： 教学目标 1.初步了解半导体的导电特性 2.知道PN结的构成 3.初步了解二极管和三极管的工作原理

  5. 过程与方法： 1.通过演示及案例完成由感性到理性的认识，培养观察能力和分析能力。 2.通过对原理图的分析与认识，从原理上认识传感器。

  6. 情感与态度： 1.有参与实验总结规律的热情，从而能更方便的解决实际问题。 2.再次体会学以致用，结合身边的例子发现生活中的物理知识。

  7. 教学重难点 重点 了解PN结工作原理 了解晶体三极管 难点 对PN结原理的理解

  8. 本节导航 半导体 二极管 整流 三极管

  9. 半导体

  10. 什么是半导体？ 半导体的定义 导电性介于导体和绝缘体之间——半导体，它的导电性能可以由外界条件控制。

  11. 半导体的分类 按导电类型载流子不同分为 N型半导体 P型半导体

  12. Si Si Si P Si Si Si Si N型半导体 多余价电子 在硅或锗的晶体中掺入五 价元素磷，当某一个原子 被磷原子取代时，磷原子 的五个价电子中只有四个 用于组成共价键，多余的一个很容易挣脱磷原子核束缚而成为自由电子。因而自由电子的数量大大增加，是多数载流子，空穴是少数载流子，将这种半导体为 N 型半导体。

  13. Si Si Si Si Si Si Si P型半导体 在硅或锗的晶体中掺入三价元素硼，在组成共价键时将因缺少一个电子而产生一个空位，相邻硅原子的价电子很容易填补这个空位，而在该原子中便产生一个空穴，使空穴的数量大大增加，成为多数载流子，电子是少数载流子，将这种半导体称为 P 型半导体。 价电子填补空位 空穴

  14. 二极管

  15. 晶体二极管

  16. 二极管的分类： 按材料分：锗二极管、硅二极管、砷化镓二极管； 按制作工艺分：面接触二极管和点接触二极管； 按用途分：整流二极管、检波二极管、稳压二极管、变容二极管、光电二极管、发光二极管等。

  17. PN 结 内电场方向 N区的电子向P区扩散并与空穴复合 PN 结的形成 用专门的制造工艺在同一块半导体单晶上，形成 P 型半导体区域和 N 型半导体区域，在这两个区域的交界处就形成了一个特殊的薄层，称为 PN 结。 P 区 N 区

  18. PN结与二极管的单向导电性 用一定的工艺方法把P型和N型半导体紧密地结合在一起，就会在其交界面处形成空间电荷区叫PN结。 当PN结两端加上不同极性的直流电压时，导电性能将产生很大差异。这就是PN结单向导电性。

  19. Si Si Si Si Si Si Si 　　在外电场的作用下，自由电子逆着电场方向定向运动形成电子电流。带正电的空穴吸引相邻原子中的价电子来填补，而在该原子的共价键中产生另一个空穴。空穴被填补和相继产生的现象，可以看成空穴顺着电场方向移动，形成空穴电流。 电子移动方向 空穴移动方向

  20. 整流

  21. 整流二极管 整流二极管主要用于整流电路，把交流电变换成脉动的直流电，由于通过的正向电流较大，对结电容无特殊要求，所以其PN结多为面接触型，因结电容大，故工作频率低。通常，正向电流在1安以上的二极管采用金属壳封装，以利于散热；正向电流在1安以下的采用全塑料封装。

  22. 全密封金属结构 塑 料 封 装

  23. 半波整流电路

  24. 全波整流电路

  25. 桥式整流电路

  26. 晶体三极管

  27. 晶体三极管 在同一块半导体中，通过不同的掺杂方法制出两个PN结（右图），就构成了晶体三极管，或者叫三极管。

  28. 按PN结组合方式不同分为 PNP型三极管 NPN型三极管

  29. 其略图表示为 PNP型三极管 NPN型三极管

  30. 三极管的放大作用 实验演示 把PNP型三极管按右图链接，从串联在电路中的毫安表和微安表可以读出通过各级的电流，改变电阻时，基极电流改变。

  31. 三极管的开关作用

  32. iC 临界饱和线 T M S IB(sat) IC(sat) Q + A uBE - O UCE(sat) N uCE C B uBE < Uth E 一、三极管的开关作用及其条件 放大区 三极管为什么能用作开关？怎样控制它的开和关？ 负载线 饱 和 区 截止区 uI=UIL 三极管 截止状态 等效电路 三极管关断的条件和等效电路 当输入 uI 为低电平，使 uBE < Uth时，三极管截止。 iB  0，iC  0，C、E 间相当于开关断开。 Uth为门限电压

  33. iC 临界饱和线 T M S IB(sat) IC(sat) Q A O UCE(sat) N uCE C B uBE < Uth E uI 增大使iB 增大，从而工作点上移， iC 增大，uCE 减小。 S 为放大和饱和的交界点，这时的 iB 称临界饱和基极电流，用 IB(sat) 表示；相应地，IC(sat) 为临界饱和集电极电流； UBE(sat) 为饱和基极电压；UCE(sat) 为饱和集电极电压。对硅管， UBE(sat)  0.7V， UCE(sat)  0.3V。在临界饱和点三极管仍然具有放大作用。 放大区 饱 和 区 截止区 三极管 截止状态 等效电路 uI 增大使 uBE > Uth时，三极管开始导通，iB > 0，三极管工作于放大导通状态。

  34. iC 临界饱和线 T M S IB(sat) IC(sat) Q + A uBE - O UCE(sat) N uCE C B uBE < Uth E C B UBE(sat) UCE(sat) iB ≥IB(sat) E 放大区 饱 和 区 截止区 uI=UIH 三极管 截止状态 等效电路 三极管开通的条件和等效电路 　　当输入uI 为高电平，使 iB ≥IB(sat)时，三极管饱和。 三极管 饱和状态 等效电路 uBE UCE(sat)  0.3 V  0， C、E 间相当于开关合上。

  35. 开关工作的条件 饱和条件 截止条件 uBE ＜Uth iB ＞IB(Sat) 可靠截止条件为 uBE ≤ 0 由于UCE(Sat) 0，因此饱和后 iC 基本上为恒值， iC IC(Sat) = iB 愈大于 IB(Sat) ， 则饱和愈深。

  36. 动画：三极管特性

  37. 2.传感器：PN结的形成及原理 1.半导体分类：N型半导体和P型半导体 3.三极管的形成及原理和开关作用 课堂小结

  38. uI UIH 课堂习题 UIL +5 V O t 下图电路中 = 50,UBE(on) = 0.7 V,UIH = 3.6 V,UIL = 0.3 V,为使三极管开关工作,试选择 RB 值,并对应输入波形画出输出波形。

  39. U -0.7 V 因为 iB = IH R B 解析 解：(1)根据开关工作条件确定RB 取值 uI = UIL = 0.3 V 时,三极管满足截止条件 uI = UIH = 3.6 V 时,为使三极管饱和,应满足iB > IB(sat) 所以求得 RB < 29 k，可取标称值 27 k。

  40. uI UIH uO/V UIL O 5 t 0. 3 O t (2)对应输入波形画出输出波形 三极管截止时， iC  0，uO  +5 V 三极管饱和时， uO UCE(sat)  0.3 V 　　可见，该电路在输入低电平时输出高电平，输入高电平时输出低电平，因此构成三极管非门。由于输出信号与输入信号反相，故又称三极管反相器。

  41. 课后习题 1.单向导电性；放大；开关

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