第7课 三极管2——三极管的工作状态判断与应用-【精彩三年】2024-2025学年高中通用技术选择性必修1课程探究与巩固Word教参（苏教版2019）

第7课　三极管2——三极管的工作状态判断与应用(见学生用书P37) ——3.2　初识模拟电路，教材P49～53 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 1．掌握三极管的三种工作区和三个工作状态。　2.能识读晶体三极管的特性曲线。 1．三极管输出特性曲线 2．三极管的三种工作状态：截止状态、放大状态、饱和状态。 截止状态：基极电流Ib≈0，集电极电流Ic≈0，集电极和发射极相当于一个__断开的开关__。 放大状态：发射结加上正向电压，集电结加上反向电压，三极管具有电流放大作用，集电极电流Ic＝βIb，β称为三极管的__电流放大倍数__，一般在20～200之间。 饱和状态：发射结和集电结都处于正偏状态，Ic已经不受Ib的控制，三极管饱和时的Uce值称为饱和压降，记作Uces，近似为0.3 V，相当于短路。 本课核心点·重难点 1．三极管的工作状态的判断方法 (1)正偏、反偏判断法 三极管的状态判断：NPN、PNP都有效。 工作状态 放大状态 饱和状态 截止状态 发射结 正偏(加正向电压) 正偏 反偏 集电结 反偏(加反向电压) 正偏 反偏 在各工作状态下，各极的电位关系： 状态 管型 各极电位关系 截止 (发射结反偏， 集电结反偏) NPN Vb<Vc　Vb<Ve PNP Vb>Vc　Vb>Ve 放大 (发射结正偏， 集电结反偏) NPN Vc>Vb>Ve PNP Ve>Vb>Vc 饱和 (发射结正偏， 集电结正偏) NPN Vb>Vc　Vb>Ve PNP Vb<Vc　Vb<Ve (2)电流判断法 状态 说明 截止 截止相当于开关断开，Vb＝Vc＝Ve＝0 放大 Ic＝βIb；在放大状态时，Ic的变化不是跳变，是连续变化 饱和 Ic不再受Ib控制 (3)Vce判断法：三极管发射极与集电极之间的电压 状态 说明 截止 截止相当于开关断开，Vce＝VCC 放大 Vce介于VCC与Vces之间 饱和 Vce＝Vces饱和压降，约为0.3 V 2．三极管的接法 三极管有共发射极接法、共集电极接法、共基极接法。 类型 图例 说明 共发射极 基极接上一级信号，负载接在集电极端； 三极管可以工作在截止、放大、饱和等状态； 基极电位与集电极电位为反相关系 共集电极 基极接上一级信号，负载接在发射极端； 三极管可以工作在截止、放大状态； 基极电位与集电极电位为同相关系 3．三极管自锁电路 电路结构特点：一个PNP型三极管与一个NPN型三极管组合。两个三极管互锁实现功能控制。按下开关S，当A端为高电平时，VT1导通，F端为低电平，VT2导通，此后A端保持高电平时，不受输入的影响。 例1 如图所示的低温报警电路，当数字式多用电表显示为“－3 V”时开始报警。下列说法正确的是(　C　) A．RT是负温度系数热敏电阻 B．开始报警时，若R3阻值减小一半，V2发光亮度增大一倍 C．开始报警时，V1一定工作在放大状态 D．减小R1阻值，报警的设定温度变高 【解析】 选项A，对负电源供电电路不熟悉时，可转换为正电源电路，温度低时报警，RT为正温度系数热敏电阻，选项错误；当数字式多用电表显示为“－3 V”时开始报警，Uce＞0.6 V，V1工作在放大状态，流过集电极电流不变，改变R3阻值，V2亮度不变，选项B错误、选项C正确；选项D，减小R1阻值，报警时RT阻值也需要减小，因RT为正温度系数热敏电阻，报警设定温度变小，选项错误。 变式1 如图所示，这是一款信箱来信提醒电路，光敏二极管V2只能接收到发光二极管V1发出的光，当V2受到光照时，反向电流较大。当信件投入信箱后会遮挡发光二极管V1散发出的光，并将发光二极管V5点亮，提醒主人及时查看信件。下列关于该电路的说法中，不正确的是(　A　) A．当有信件投入信箱时，三极管V3，V4都处于饱和状态 B．当主人取出信件后，发光二极管V5逐渐变暗直到熄灭 C．若要发光二极管V5更亮，可以通过减小R4的阻值来实现 D．使用过程中发光二极管V5始终不亮，原因可能是R2断路 【解析】 选项A，无信件时，V2受到光照，反向电流较大，V3截止，V4截止，V5不发光；有信件时，V2被遮挡，反向电流较小，V3导通，V4导通，V5发光。因为V3和V4的负载电阻均接在发射极，集电极电位始终最高，集电结无法正偏，三极管无法工作在饱和状态，选项错误。选项B，因为有电容C存在，发光二极管亮灭是一个渐变过程，选项正确。选项C，因为V4工作在放大状态，可以通过改变R4阻值来实现Ib控制Ic，选项正确。选项D，R2断路，则V3截止，V5不发光，选项正确。 变式2 如图所示，图1为三极管V的测试电路，图2为三极管V测试结果曲线图，分析曲线图，下列关于测试结果的说法中，不正确的是(　D　) A．c点位置说明V仍处于放大状态，其放大系数β约为35 B．d点位置说明三极管V已处于深度饱和状态，Uce约为0.3 V C．从a到b直至d点过程中，Ic逐渐上升但Uce逐渐下降 D．a点位置三极管发射结与集电结同时正偏 【解析】 在a点位置时，有电流，且Ic受Ib控制，处于放大状态，则发射结正偏，集电结反偏，选项D错误。 变式3 如图所示的光控电路，V1、V2均为硅管，下列关于该电路的说法中，正确的是(　B　) A．LED发光时，M点的电位有可能高于2 V B．通过LED的电流不可能大于10 mA C．当环境光照强度更大时，LED变得更亮 D．无论环境光照强度如何变化，LED一直发光，原因不可能是V1被击穿了 【解析】 选项A，LED发光时，三极管导通，则M点的电位为1.4 V(二极管导通为0.7 V，发射结导通电压为0.7 V)，选项错误；选项B，当LED电流为10 mA时，则UR3＝5 V，未达到发光二极管的导通电压，选项正确；选项C，光线更强时，LED更暗或不亮，选项错误；选项D，V1被击穿，则LED一直发光，选项错误。 例2 如图所示，这是小明设计的电路，当温度低于设定值时V4发光。已知三极管工作在开关状态，RT为热敏电阻。下列说法不正确的是(　C　) A．RT应选用负温度系数的热敏电阻 B．S闭合时，V3导通后，V2导通 C．闭合S后，温度下降到设定值以下时V4发光，然后温度升高到设定值以上时V4熄灭 D．S断开，当V1截止时，V3截止 【解析】 整体分析：温度低时，V4发光→V3导通→V1导通→RT阻值大→RT是负系数热敏电阻；闭合S后，当V3导通，则V2也导通，进入三极管开关自锁，V3基极一直是高电平，V4一直发光，选项C错误。 变式 某温度指示电路如图所示，初始状态发光二极管L1亮起，当温度超过设定值时，发光二极管熄灭。S1为按键开关，按下闭合，松手断开。下列说法不正确的是(　C　) A．RT为正温度系数热敏电阻 B．二极管D1连焊，则设定温度被调低 C．温度低时，按下开关S1，灯亮起；温度高时，按下开关S1，灯不亮 D．温度超过设定值后，灯熄灭。若温度恢复正常，则灯继续熄灭 【解析】 选项A，由功能可知，当温度升高，RT阻值应增大，Q3三极管导通，Q2截止，L1熄灭符合功能要求，选项正确；选项B，如果D1两端连焊(短路)，则使Q3导通的电压只需要0.7 V，比原来降低，因此RT电阻也只需要比正常状态下更小即可，及温度可以比原来更低就可以让灯熄灭，选项正确；选项C，开关S1无论在何时按下，Q1三极管都会导通，L1均会点亮，选项错误；选项D，因为Q1三极管控制电路干路，所以当温度升高、Q1截止后，RT没有电，故温度变化不会影响电路，选项正确。 例3 如图所示，这是某三极管的输出特性曲线，当K点电压为0.1 V时，下列说法正确的是(　C　) A．该三极管工作在A区 B．该三极管工作在B区 C．该三极管工作在C区 D．该三极管工作无法判断 【解析】 K点电压为0.1时，三极管V2截止，工作在C区，选项C正确。 例3题图 　　　　　　例3变式题图 变式 2023·嘉兴一中检测图1是共发射极放大电路，电源电压为12 V。图2是三极管VT的输出特性曲线，图中Q点是该放大电路的静态工作点。下列说法不正确的是(　D　) A．VT的基极电流约为40 μA B．R2的电阻约为3 kΩ C．减小Rl，静态工作点会向Ql点移动 D．增大R2，静态工作点会向Q2点移动 【解析】 选项A，由图2可知，VT基极电流为40 μA，选项正确；选项B，由Q点可知，其Ic＝2 mA，Uce＝6 V，根据R2电阻分到的电压为6 V，计算其电阻为3 kΩ，选项正确；选项C，减小R1，Ib增大，静态工作点向Q1移动，选项正确；选项D，增大R2，Ib不变，Uce减小，因此不会向Q2移动，选项错误。 |随|堂|检|测| 1．如图所示的电路中，已知V1和V2为硅材料管，在光照由强逐渐变弱的过程中，下列说法不正确的是(　D　) A．c点的电位升高 B．a点的电位不可能高于b点的电位 C．当V3发光时，b点的电位约为4.6 V D．当V3发光时，b点的电位不可能高于c点的电位 【解析】 V3发光时，三极管可能处于放大或饱和状态，选项D错误。 2．小明在学习了电子控制技术相关知识后，设计了如图所示的电路，当LED发光时，小明测得A1＝63 mA，A2＝0.72 mA，U1＝4.73 V。下列选项正确的是(　D　) A．电流表A3读数为62.28 mA B．电容器在电路中的作用相当于导线 C．三极管处于放大状态，三极管放大系数β＝90 D．三极管处于饱和状态 【解析】 已知U1＝4.73 V，则Uce＝0.27 V，三极管工作在饱和状态，选项D正确。 第2题图 　　　　　第3题图 3．如图所示的两个电路中，三极管为硅管。当LED发光时，下列电路分析中正确的是(　D　) A．M点的电位约为0.7 V，三极管只能工作在饱和状态 B．N点的电位约为0.7 V，三极管只能工作在放大状态 C．M点的电位大于2 V，三极管只能工作在放大状态 D．N点的电位大于2 V，三极管只能工作在放大状态 【解析】 选项A、C，已知图1是共发射极接法，可以工作在截止、放大、饱和等状态，选项错误；选项D，图2是共集电极接法，导通时只能工作在放大状态，发光二极管的导通电压在1.6 V以上，三极管导通后，Ube＝0.7 V，所以N点电位大于2 V，选项正确。 4．如图所示，这是小王设计的电路，S1和S2为按钮开关。下列说法正确的是(　B　) A．S1按下后松开，发光二极管V3灭 B．S1按下后松开，发光二极管V3亮 C．S2按下后松开，发光二极管V3亮 D．S2按下，发光二极管V3亮 【解析】 V1和V2构成了三极管开关自锁结构，S1按下后，V3点亮，由于自锁存在，松开S1后，V3保持点亮，选项B正确。 第4题图 　　　　　第5题图　　　　 5．2023·温州中学检测如图所示的三极管电路(图1)及三极管特性曲线(图2)，三极管VT处于P点工作状态。下列说法不正确的是(　C　) A．由图可以判定VCC为9 V，RC的阻值约为2.25 kΩ B．P点时，三极管VT基极电流为40 μA，处于放大状态 C．仅增大RC阻值，点P向右移动 D．仅增大R2阻值，点P沿直流负载线上移 【解析】 选项A，通过图1的电路可以确定此三极管电路的直流负载线的方程是Ic＝。当Ic＝0时，Uce＝VCC＝9 V，当Uce＝0时，Ic＝VCC/RC＝4 mA，得到RC＝2.25 kΩ，选项正确；选项B，从图2中可知，三极管工作点为P点，则从图中直接看出三极管VT基极电流为40 μA，处于放大状态，选项正确；选项C，仅增大RC阻值，则电路中的Ib不变，从直流负载线的方程中可知这个直线方程的斜率变小，直流负载线将向虚线变化(如下图所示)，所以P点应向左移动，选项错误；选项D，仅增大R2阻值，则电路中的Ib将增大，而直流负载线不变，所以工作点P将沿直流负载线上移，选项正确。 学科网（北京）股份有限公司 $$