晶體三極管和場效晶體管

1、課題第二章晶體三極管和場效晶體管課型新課授課班級授課時(shí)數(shù)1教學(xué)目標(biāo)1掌握三極管的結(jié)構(gòu)、分類和符號2理解三極管的工作電壓和基本連接方式3理解三極管電流的分配和放大作用、掌握電流的放大作用教學(xué)重點(diǎn)三極管結(jié)構(gòu)、分類、電流分配和放大作用教學(xué)難點(diǎn)電流分配和放大作用學(xué)情分析教學(xué)效果教后記新課A引入在電子線路中，經(jīng)常用的基本器件除二極管外，還有三引腳的三極管。B新授課2.1.1三極管的結(jié)構(gòu)、分類和符號一、晶體三極管的基本結(jié)構(gòu)1觀察外形2三極管的結(jié)構(gòu)圖 三極：發(fā)射極、基極、集電極兩結(jié)：發(fā)射結(jié)、集電結(jié)三區(qū)：發(fā)射區(qū)、基區(qū)、集電區(qū)3特點(diǎn)（1）發(fā)射區(qū)摻雜濃度較大，以利于發(fā)射區(qū)向基區(qū)發(fā)射載流子。（2）基區(qū)很薄，摻雜少，

2、載流子易于通過。（3）集電區(qū)比發(fā)射區(qū)體積大且摻雜少，收集載流子。注意：三極管并不是兩個(gè)PN結(jié)的簡單組合，不能用兩個(gè)二極管代替。二、圖形符號 aNPN型 bPNP型三、分類1內(nèi)部三個(gè)區(qū)的半導(dǎo)體分類：NPN型、PNP型2工作頻率分類：低頻管和高頻管3以半導(dǎo)體材料分：鍺、硅2.1.2三極管的工作電壓和基本連接方式一、三極管的工作電壓1三極管工作時(shí)，發(fā)射結(jié)加正向電壓，集電結(jié)加反向電壓。2偏置電壓：基極與發(fā)射極之間的電壓。二、三極管在電路中的基本連接方式1共發(fā)射極接法共用發(fā)射極2共基極接法共用基極3共集電極接法共用集電極2.1.3三極管內(nèi)電流的分配和放大作用一、電流分配關(guān)系 三極管的特殊構(gòu)造，使三極管具

3、有特殊作用。1實(shí)驗(yàn)電路2三極管中電流分配關(guān)系（1）IE = IC+IB。（2）基極電流IB很小，所以IE = IC。3ICEO 基極開路時(shí)c、e的電流 ICEO越小，說明溫度穩(wěn)定性越好。4ICBO發(fā)射極開路時(shí)c、b間的電流 集電極、基極反向飽和電流二、電流放大作用1當(dāng)IB有較小變化時(shí)，IC就有較大變化2交流電流放大系數(shù)：注意：工作電流不同，不同，在IC較大范圍內(nèi)，變化很小。3直流電流放大系數(shù)4ICbIBIC b IBICEO（講解）（引導(dǎo)：比較兩種符號，箭頭說明發(fā)射結(jié)導(dǎo)通的方向）（觀察）練習(xí)小結(jié)三極管結(jié)構(gòu)分類電流分配關(guān)系布置作業(yè)習(xí)題二 2-1，2-2，2-3，2-4課題2.1.4三極管的輸入和

4、輸出特性課型新課授課班級授課時(shí)數(shù)1教學(xué)目標(biāo)1熟悉三極管的輸入和輸出特性曲線2能正確指出輸出特性曲線的三個(gè)區(qū)域，明確三極管的三個(gè)狀態(tài)3能正確判別三極管的三個(gè)狀態(tài)教學(xué)重點(diǎn)三極管的輸出特性曲線、工作狀態(tài)教學(xué)難點(diǎn)工作狀態(tài)的判別學(xué)情分析教學(xué)效果教后記新課A復(fù)習(xí) 1三極管的類型、分類、結(jié)構(gòu)。2三極管的電流分配關(guān)系。3三極管的電流放大作用。B引入三極管的基本作用已經(jīng)明了，還需進(jìn)一步了解三極管的特性，包括輸入特性和輸出特性的特性曲線，三極管在不同電壓條件下的工作狀態(tài)等。C新授課一、三極管共發(fā)射極輸入特性1定義：VBE與IB的數(shù)量關(guān)系。2輸入特性曲線對每一個(gè)固定的VCE值，IB隨VBE的變化關(guān)系。（1）當(dāng)VCE

5、增大時(shí)，曲線應(yīng)右移。（2）當(dāng)VBE 0.3 V時(shí)，曲線非?？拷＃?）當(dāng)VBE大于發(fā)射結(jié)死區(qū)電壓時(shí)，IB開始導(dǎo)通。導(dǎo)通后VBE的電壓稱為發(fā)射結(jié)正向電壓或?qū)妷褐?，硅管?.7 V，鍺管約為0.3 V。二、晶體三極管的輸出特性曲線1定義每一個(gè)固定的IB值，測出IC和VCE對應(yīng)值的關(guān)系。2三個(gè)區(qū)域（1）截止區(qū)：IB = 0，三極管截止，IB = 0以下的區(qū)域。IB = 0，IC0，即為ICEO。三極管發(fā)射結(jié)反偏或兩端電壓為零時(shí)，為截止。（2）飽和區(qū)：VCE較小的區(qū)域。IC不隨IB的增大而變化。飽和時(shí)的VCE值為飽和壓降。VCES：硅管為0.3 V，鍺管為0.1 V。發(fā)射結(jié)、集電結(jié)都正偏，處于飽和

6、。（3）放大區(qū)：IC受IB控制，IC=bIB，具有電流放大作用。恒流特性：IB一定，IC不隨VCB變化，IC恒定。發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏，處于放大狀態(tài)?？偨Y(jié)：三極管工作狀態(tài)由偏置情況決定。放 大截 止飽 和發(fā)射結(jié)正偏集電結(jié)反偏發(fā)射結(jié)反偏或零偏發(fā)射結(jié)正偏集電結(jié)正偏NPNVCVBVEVBVEVBVE，VCVEPNPVCVBVEVBVEVBVE，VCVE例題：1判別三極管的工作狀態(tài) 2將上題改為PNP型硅管再作判別。3判斷三極管的放大狀態(tài)，各極名稱、管型。 4根據(jù)輸出特性曲線計(jì)算直流放大系數(shù)、交流放大系數(shù)、ICEO、ICBO等（學(xué)生根據(jù)電路圖寫公式）（本組題為已知管型。）指導(dǎo)：先看VBE再看VBC，

7、NPN多為硅管，PNP多為鍺管，飽和區(qū)VCE0.3V）（本組題為未知管型僅知管腳電位）指導(dǎo)：1中間電位值的為基極。2電位值接近基極的為發(fā)射極。電位值與基極相差較大的是集電極。3VBE=0.7V或接近，為NPNVBE=-0.3V或接近，為PNP）練習(xí)習(xí)題二2-6，2-7，2-8，2-9小結(jié)1三極管特性曲線2三個(gè)區(qū)域、三個(gè)狀態(tài)3三個(gè)狀態(tài)判別的方法布置作業(yè)課題2.1.5三極管的主要參數(shù)課型新課授課班級授課時(shí)數(shù)1教學(xué)目標(biāo)1了解三極管的主要參數(shù)。2會(huì)簡單測試三極管硅管、鍺管。教學(xué)重點(diǎn)參數(shù)和測試教學(xué)難點(diǎn)測試學(xué)情分析教學(xué)效果教后記新課A復(fù)習(xí)1三極管的輸入、輸出特性曲線。2三極管的三個(gè)區(qū)域、三個(gè)狀態(tài)。3各個(gè)狀

8、態(tài)的特性。B引入學(xué)習(xí)了三極管的基本特性，要正確使用三極管必須了解三極管的參數(shù)，并會(huì)測試三極管。C新授課2.1.5三極管的主要參數(shù)一、共發(fā)射極電流放大系數(shù)1共發(fā)射極直流放大系數(shù)2共發(fā)射極交流放大系數(shù)b在同等工作條件下，=b二、極間反向飽和電流1集電極-基極反向飽和電流ICBO2集電極-發(fā)射極反向電流（穿透電流）ICEO關(guān)系：ICEO =（1+b）ICBO三、極限參數(shù) 三極管正常工作時(shí)，允許的最大電流、電壓和功率等極限數(shù)值。1集電極電大允許電流ICM若IC過大，b將下降；當(dāng)ICICM，b將下降很多。2集電極最大允許耗散功率PCMPCM最大允許平均功率是IC和VCB乘積允許最大值。3集電極發(fā)射極反向

9、擊穿電壓VCEO基極開路時(shí)，加在集電極和發(fā)射極之間的最大允許電壓，電壓超過此值后，會(huì)電擊穿導(dǎo)致熱擊穿，損壞管子。2.1.6三極管或鍺管的簡易測試一、硅管或鍺管的判別 原理：1硅管發(fā)射結(jié)正向壓降為0.6 0.8V2鍺管發(fā)射結(jié)正向壓降為0.1 0.3V測試：二、估計(jì)比較b的大小1萬用表 R1k 2方法3比較b的大小當(dāng)開關(guān)S斷開和接通時(shí)的電阻值，前后兩個(gè)讀數(shù)相關(guān)越大，表示三極管的b越高。三、估測ICEO1萬用表R1k2方法 3結(jié)論：阻值越大，ICEO越小4阻值無窮大，三極管內(nèi)部開路；阻值為零，則內(nèi)部短路。四、NPN型管和PNP型管的判別1萬用表R1k 或R1002方法（1）黑表筆搭接三極管某一管腳，

10、紅表筆搭接另管腳，如果阻值都很小，黑表筆所接為NPN型管的基極。（2）紅表筆搭接三極管一腳，黑筆搭另兩腳，如果阻值都很大，紅表筆所接為是PNP型管的基極。五、三個(gè)管腳的判別NPN型按電路連接阻值小的一次，黑筆接c，紅筆接e。（講解）（邊測邊學(xué)）指導(dǎo)：（1）搞清各電極在放大時(shí)的電位關(guān)系。（2）NPN截止，VCE間阻值大；放大，VCE間阻值小。練習(xí)小結(jié)1參數(shù)2三極管的測定方法布置作業(yè)習(xí)題二，2-10補(bǔ)充：三極管9011的參數(shù)為PCM = 400 mW，ICM = 30 mA，V(BR)CEO = 30 V，問該型號管子在以下情況下能否正常工作。1VCE = 20 V，IC = 25 mA2VCE

11、= 3 V，IC = 50 mA課題2.2場效晶體管課型新課授課班級授課時(shí)數(shù)2教學(xué)目標(biāo)1熟悉場效晶體管的分類、特性曲線、與普通三極管在性能上的異同點(diǎn)2能理解結(jié)型場效晶體管的工作原理，理解它的特性曲線教學(xué)重點(diǎn)結(jié)型場效晶體管的符號、工作特點(diǎn)、特性曲線教學(xué)難點(diǎn)轉(zhuǎn)移特性曲線學(xué)情分析教學(xué)效果教后記新課A引入普通三極管以基極電流的變化控制集電極電流，故稱為電流控制器件，今天分析的是另一種晶體管場效晶體管。B新授課2.2.1結(jié)型場效晶體管一、結(jié)型場效晶體管的結(jié)構(gòu)和符號1N溝道結(jié)型場效晶體管（1）結(jié)構(gòu)特點(diǎn)N型硅棒引出兩個(gè)電極：漏極（d）、源極（s）。N型硅棒兩側(cè)擴(kuò)散P型區(qū)（濃度高），形成兩個(gè)PN結(jié)。兩個(gè)P型區(qū)

12、相連引出電極為柵極（g）。漏源之間由N型半導(dǎo)體構(gòu)成的導(dǎo)電溝道是電流流通的路徑，稱為N溝道。（2）符號符號中箭頭隱含從P指向N的意思。2P溝道結(jié)型場效晶體管 二、結(jié)型場效晶體管的工作原理以N溝道結(jié)型場效晶體管為例。1電路連接（1）在gs間加反向電壓（2）在ds間加正向電壓2工作原理 （1）當(dāng)VGS = 0，N溝道在 VDS 作用下，形成電流ID，此時(shí)，電流ID最大。（2）當(dāng)VGS PN結(jié)受反向偏壓 PN結(jié)加寬 N溝道變窄電阻變大ID減小。（3）當(dāng)VGS 達(dá)到一定值，PN結(jié)變得較寬，以至N溝道被兩邊PN結(jié)夾斷，則ID = 0 結(jié)論：（1）通過調(diào)節(jié)VGS 可控制漏極電流ID 的變化。（2）P溝道與N

13、溝道工作原理相同（VGS0，VDS0）。 （3）VGS 使PN結(jié)反偏。（4）場效晶體管只有多數(shù)載流子導(dǎo)電，故稱為單極晶體管。 三、結(jié)型場效晶體管的特性曲線和跨導(dǎo)1場效晶體管測試電路（N溝道為例）2轉(zhuǎn)移特性曲線反映ID 隨VGS 的變化關(guān)系（1）當(dāng)VGS = 0 時(shí)，ID最大，此時(shí)為漏極飽和電流IDSS。（2）當(dāng)VGS 增大，ID 減小。（3）當(dāng)VGS 為某一值，ID = 0，則VGS 為夾斷電壓。轉(zhuǎn)移特性曲線 3輸出特性曲線當(dāng)VGS 一定ID 與VGS 的關(guān)系（1）設(shè)VGS = 0，當(dāng)VGS = 0，ID = 0。當(dāng)VGS，ID。當(dāng)VDS 再增加，ID不再增加。當(dāng)VDS 超過一定的值，ID突然

14、增加。（2）當(dāng)|VGS|，曲線下移。（3）當(dāng)VGS大到夾斷電壓，ID = 0。特性曲線的三個(gè)區(qū)域：（1）可調(diào)節(jié)器電阻區(qū)：溝道阻值隨 |VGS| 增大而減小。（2）飽和區(qū)：當(dāng)VGS一定，ID不隨VDS 變化。（3）擊穿區(qū)：ID突然增大。4跨導(dǎo)：反映 DVGS對 DID的控制能力。在飽和區(qū)內(nèi)： （單位mS）（學(xué)生根據(jù)N溝道的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，討論P(yáng)溝道結(jié)型管的結(jié)構(gòu)）（討論）（學(xué)生畫出P溝道結(jié)型管的電路圖，注意VGS）（引導(dǎo)與三極管對比，三極管稱為雙極晶體管）（引導(dǎo)學(xué)生畫出P溝道結(jié)型管的轉(zhuǎn)移特性曲線，并與工作原理對應(yīng)起來理解）練習(xí)小結(jié)結(jié)型場效晶體管的結(jié)構(gòu)、符號、轉(zhuǎn)移特性布置作業(yè)習(xí)題二2-11，2-12，2-

15、13課題2.2.2絕緣柵場效晶體管課型復(fù)習(xí)授課班級授課時(shí)數(shù)2教學(xué)目標(biāo)1了解絕緣柵場效晶體管的結(jié)構(gòu)、工作原理2理解MOS管的特性曲線、圖形符號、場效晶體管的主要參數(shù)教學(xué)重點(diǎn)MOS管的特性曲線教學(xué)難點(diǎn)幾種MOS管的特性曲線學(xué)情分析教學(xué)效果教后記新課A復(fù)習(xí)1畫出N、P溝道結(jié)型場效晶體管符號。2為什么N溝道VGS0，且反向電壓越大，ID越小？3什么是夾斷電壓VP（ID = 0 時(shí)的VGS）？什么是漏極飽和電流（VGS = 0 時(shí)的ID）？4從輸出特性曲線上，有幾個(gè)區(qū)域，有什么特點(diǎn)？B新授課一、絕緣柵場效晶體管的結(jié)構(gòu)和工作原理、特性1N溝道增強(qiáng)型絕緣柵場效晶體管（1）結(jié)構(gòu)特點(diǎn)： P型襯底擴(kuò)散兩個(gè)高濃度N

16、型區(qū)，引出兩電極：源極和漏極。 P型襯底覆蓋絕緣層，引出柵極。（2）符號（3）工作原理VDS0（正向電壓）當(dāng)VGS = 0，ID = 0；當(dāng)VGS0，柵極與P襯底形成電場N型薄層（電子反型層）溝道形成ID。只有當(dāng)VGSVT（開啟電壓），才形成溝道。因?yàn)樵陔妶鱿掠袦系?，無電場無溝道，溝道形成與VGS有關(guān)，故稱為增強(qiáng)型。（4）轉(zhuǎn)移特性曲線當(dāng)VGSVT 時(shí)，ID = 0；當(dāng)VGSVT 時(shí)，ID = 0。（5）輸出特性曲線當(dāng)VGSVT 且一定時(shí)：趨 勢區(qū) 域1VDS較小，ID 可調(diào)電阻區(qū)2VDS較大，ID 基本不變飽和區(qū)3VDS再大，ID 突然增大擊穿區(qū)2N溝道耗盡型絕緣柵場效晶體管（1）結(jié)構(gòu)：與增強(qiáng)

17、型NMOS管比較，不同之處在于SiO2 層有大量正離子。（2）符號：（3）工作原理：當(dāng)VDS0時(shí)，有ID （自身有導(dǎo)電溝道）。當(dāng)VGS0并上升，N溝道變寬，ID。當(dāng)VGS0并增大負(fù)電壓，N溝道變窄，ID。當(dāng)ID = 0時(shí)，VGSVP夾斷電壓。（4）轉(zhuǎn)移特性：VGS = 0，ID = IDSS。VGS0并，ID。VGS0，|VGS |增加，ID減小。VGS = VP，ID = 0。（5）輸出特性曲線三個(gè)區(qū)域：可調(diào)電阻區(qū)、飽和區(qū)、擊穿區(qū)。（6）跨導(dǎo)：反映VGS對ID的控制能力。小結(jié)絕緣柵場效晶體管的圖形符號 增強(qiáng)NMOS 耗盡NMOS 增強(qiáng)PMOS 耗盡PMOS2.2.3場效晶體管的主要參數(shù)和特點(diǎn) 1直流參數(shù)：開啟電壓VT 。夾斷電壓VP。飽和漏極電流ID