3.2 初识模拟电路（教学课件）通用技术苏教版2019选择性必修1

3.2 初识模拟信号 苏教版（2019）选择性必修1 高中通用技术 感知二极管的结构与应用 任务一 目 录 一、 学习目标 二、 课堂导入 三、 新课教学 四、 课堂小结 六、 课堂练习 五、 拓展延伸 学习目标 一 1.了解晶体二极管的结构与类型。 2.会分析二极管的基本应用电路。 二 课堂导入 这些设备中都有一个共同的重要电子元件，它虽然微小却不可或缺，大家知道是什么吗？ 二 课堂导入 矿石收音机 现代计算机 为什么一个小小的二极管能有如此大的作用？ 三 任务一：感知二极管的结构与应用 PN结 在一块纯净半导体基片上，利用掺杂的方法将一部分区域做成P型（含有电子比N型少）杂质半导体，另一部分区域做成N型（含有大量电子）杂质半导体，在两种杂质半导体交界面会形成一个特殊的薄层，这个特殊的薄层称为PN结 三 任务一：感知二极管的结构与应用 1.二极管的结构和图形符号 结构 正极（阳极） 负极（阴极） V 电流方向 图形符号 正极（阳极） 负极（阴极） 外壳 三 任务一：感知二极管的结构与应用 正极接高电位，负极接低电位 二极管处于导通状态，相当于一个闭合的开关，电阻极小（几百欧姆） 负极 正极 2.二极管的单向导电性 三 任务一：感知二极管的结构与应用 正极 反偏： 二极管处于截止状态，相当于一个断开的开关，电阻极大（几十几百千欧） 负极 正极接低电位，负极接高电位 三 任务一：感知二极管的结构与应用 3.二极管的伏安特性曲线 死区电压： 硅管0.5V 锗管0.1-0.2V 导通管压降： 硅管0.7V 锗管0.2-0.3V 理想管0V 死区电压 反向击穿电压 I(mA)正向电流 I(μA)反向电流 U/V 正向电压 反向截止 正 向 导 通 三 任务一：感知二极管的结构与应用 4.二极管的分类 整流二极管 主要用于将交流电转变为直流电 有色环一段为负极 三 任务一：感知二极管的结构与应用 发光二极管 主要用于制作各种指示灯和环保光源 三 任务一：感知二极管的结构与应用 玻璃外壳；要反向接在电路中才能使用 稳压二极管 三 任务一：感知二极管的结构与应用 光敏二极管 透明窗口；要反向接在电路中才能使用 接收可见光 三 任务一：感知二极管的结构与应用 5.二极管的应用 半波整流电路 三 任务一：感知二极管的结构与应用 全波整流电路 三 任务一：感知二极管的结构与应用 已知:某发光二极管的额定工作电压是１.8V，AB间的二极管是硅管。 问:电路中的发光二极管 LED能正常发光吗? VAB的电压值是? 三 任务一：感知二极管的结构与应用 下图中，已知VA=3V，VB=0V，VA、VB为硅管， ①求输出端Y的电位，并说明二极管的作用。 ②如果VB=4V，求输出端Y的电位。 VA –5V Y A B VB R 三 任务一：感知二极管的结构与应用 将万用表选择开关拨到电阻档 根据阻值范围选择合适的倍率 测阻值前先调零 测量、读数 测量完毕将万用表拨到交流电压最高档或OFF档 Ω  我叫调零小旋钮 别忘了短接 万用表测量电阻 知识回顾 三 任务一：感知二极管的结构与应用 6.二极管的检测 测量二极管正反向电阻 Ω  红表笔接内部电源负极 （1）准备 红黑表笔 倍率：×1k或×100 三 任务一：感知二极管的结构与应用 （2）测正向电阻 1k  0 二极管导通，电阻约几百欧姆 如果二极管正向电阻很大，则可能内部断路 三 任务一：感知二极管的结构与应用 （3）测反向电阻 1k  0 二极管截止，电阻约几十到几百千欧 如果二极管反向电阻很小，则可能内部短路或击穿 二极管导通时黑表笔接正极 三 任务一：感知二极管的结构与应用 正向电阻 反向电阻 管子质量 较小（几KΩ以下） 较大（几百KΩ以上） 好 0 0 短路 ∞ ∞ 开路 正向电阻、反向电阻比较接近 管子质量不好 （4）二极管质量好坏判断 01 02 将一个带有PN结的半导体材料封装在一个密封的管壳之中，并用引线引出电极，就成了一个半导体二极管。 03 四 课堂小结 对于发光二极管（LED），新的引脚长的为正极，管壳内金属片大的一端为负极。 普通发光二极管的导通电压一般在1.6—2.3 V之间，在实际电路中通常选用一个电阻进行分压、限流，使二极管正常发光（正常发光时电流约3—20 mA）。 现在我们来到了课堂小结环节。电子控制系统作为一个关键的概念，其工作过程和基本组成是本次课程的核心内容。 电子控制系统一般可划分为输入、控制（处理）和输出这三个基本组成部分。这三个部分紧密相连，构成了电子控制系统的工作框架。输入环节收集信息，如同人的感官获取外界信号；控制（处理）部分则对这些信息进行分析和决策，就像大脑进行思考；输出部分执行决策结果，好比身体做出相应动作。理解它们的协同运作，有助于我们把握电子控制系统的本质。 四 课堂小结 五 拓展延伸 红色发光二极管的压降为2.0--2.2V  黄色发光二极管的压降为1.8—2.0V  绿色发光二极管的压降为3.0—3.2V  正常发光时的额定电流约为20mA。 不同颜色的发光二极管（LED）的正向导通电压并不相同，具体数据如下： 六 课堂练习 1.下列四个晶体管的电路符号中,属于发光二极管的是 （　　） 答案：B 解析：A项为普通二极管;B项为发光二极管;C项为光敏二极管;D项为稳压二级管。 六 课堂练习 2.下列判断二极管正负极的方法中,错误的是（　　） 答案：B 解析：二极管管壳有色环的一端为负极。 A.二极管管壳上有色点的一端为负极 B.二极管管壳上有色环的一端为正极 C.发光二极管引脚长的为正极 D.发光二极管管壳内金属片大的一端为负极 六 课堂练习 3.下列四个晶体管的电路符号中,属于发光二极管的是 （　　） 答案：B 解析：A项为普通二极管;B项为发光二极管;C项为光敏二极管;D项为稳压二级管。 六 课堂练习 4.如图所示为简单二极管(硅管)电路,则输出电压值U为 （　　） 答案：C 解析：由题分析可知 ,VD导通的电压约为0.7 V,则U≈3 V－0.7 V＝2.3V A.0 V B.3 V C.2.3 V D.0.7 V 探究三极管的结构和组合形式 任务二 目 录 一、 学习目标 二、 课堂导入 三、 新课教学 四、 课堂小结 六、 课堂练习 五、 拓展延伸 学习目标 一 1.能辨析晶体三极管的结构和类型。 2.能分析三极管共发射放大电路的组成和工作原理。 3.能识读晶体三极管的特性曲线。 二 课堂导入 为什么通过话筒能把声音放大？ 二 课堂导入 一种利用输入电流控制输出电流的电流控制型器件 三 任务二：探究三极管的结构和组合形式 1.三极管的结构 N N P 基极b （B—Base） 集电极C （C—Collector） 发射极e （E—Emitter） 集电结 发射结 集电区 基区 发射区 c e V/T b NPN型晶体管 三 任务二：探究三极管的结构和组合形式 P P N 基极b 集电极C 发射级e 集电结 发射结 集电区 基区 发射区 e V/T c b PNP型晶体管 三 任务二：探究三极管的结构和组合形式 C E T B IB IE IC E T C B IB IE IC 箭头：表示发射结加正向电压时的电流方向 入 入 出 出 出 入 二入一出 二出一入 2.三极管的电流关系 三 任务二：探究三极管的结构和组合形式 直插式三极管 贴片式三极管 金属封装三极管 大功率三极管 3.三极管的常见类型 三 任务二：探究三极管的结构和组合形式 4.三极管的管脚识别规律 三 任务二：探究三极管的结构和组合形式 5.多用电表检测三极管 （1）判断三极管的管脚及类型 ①用指针式多用电表判断基极b和三极管的类型： 方法： 将多用电表欧姆挡置于“R×100”或“R×1k”处，先假设三极管的某极为“基极”，并把____________接在假设的基极上，将__________先后接在其余两个极上，如果两次测得的电阻值都很小(或约为几百欧至几千欧)，则假设的基极是正确的，且被测三极管为NPN型管； 黑表笔 红表笔 三 任务二：探究三极管的结构和组合形式 ②判断集电极c和发射极e： 原理： 对NPN型或PNP型三极管： R Vcc Ｃ ｅ b R Vcc ｅ ｃ b ＶＴ 三极管状态 ，c、e间电阻较 ； 导通时 小 三 任务二：探究三极管的结构和组合形式 方法：仍将指针式多用电表欧姆挡置于“R×100”或“R×1k”处 对NPN型三极管：把黑表笔接在假设的“集电极c”上，红表笔接到假设的发射极e上，并用手捏住b和c极(不能使b、c直接接触)，通过人体，相当于b、c之间接入偏置电阻，如图(a)所示，读出表头所示的阻值，然后将两表笔反接重测。若第一次测得的阻值比第二次小，说明原假设成立。 三 任务二：探究三极管的结构和组合形式 （2）判断三极管好坏 ①测NPN型三极管：将多用电表欧姆挡置“×100”或“×1 k”处，将黑表笔接在基极上，红表笔先后接在其余两个极上，如果两次测得的电阻值都较小，再将红表笔接基极上，黑表笔先后接在其余两个极上，如果两次测得的电阻值都很大，则说明三极管是好的。 ②测PNP型三极管：将多用电表欧姆挡置“×100”或“×1 k”处，将红表笔接在基极上，黑表笔先后接在其余两个极上，如果两次测得的电阻值都较小，再将黑表笔接在基极上，红表笔先后接在其余两个极上，如果两次测得的电阻值都很大，则说明三极管是好的。 三 技术探究 体悟三极管的三种工作状态 任务三 三 任务三：体悟三极管的三种工作状态 利用三极管对信号进行处理时，三极管的三个极中，一个极输入信号，一个极输出信号，还有一个极则为输入和输出回路的公共端。如图所示为三极管共发射极电路，可以看出电路中有两组电源VBB和VCC，其中基极b与发射极e形成一个输入回路，基极输入电流用Ib表示；集电极c与发射极e形成一个输出回路，集电极输出电流用Ic表示；发射极e是两回路的公共端。 1.三极管共发射极电路 三 任务三：体悟三极管的三种工作状态 Ie = Ic + Ib 2.三极管的工作原理 三 任务三：体悟三极管的三种工作状态 3.三极管的三种工作状态 截止状态：发射结反偏，集电结反偏 三 任务三：体悟三极管的三种工作状态 放大状态：发射结正偏，集电结反偏 β：三极管的电流放大倍数 三 任务三：体悟三极管的三种工作状态 饱和状态：发射结正偏，集电结正偏 三 任务三：体悟三极管的三种工作状态 状态 条件 以NPN三极管为例 电流特征 Ube Φe、φb 、 φc关系 Uce 截止状态 发射结 Ib ≈0 Ic= Ie ≈0 集电结 放大状态 发射结 Ie = Ic + Ib Ic =βIb 集电结 饱和状态 发射结 Ie = Ic + Ib 集电结 反偏 反偏 正偏 反偏 正偏 正偏 Ub<Ue φe<φb φb<φc Ub>Ue Ube=0.7V Ub>Ue Ube=0.7V φe<φb < φc Uce<0.3v 约Vcc 三 任务三：体悟三极管的三种工作状态 4.三极管的开关特性 三极管的饱和状态和截止状态相当于一个电子开关的接通和断开状态，常用于处理数字信号。 三 任务三：体悟三极管的三种工作状态 4.三极管的特性曲线 三极管的特性常用极间电压U与电流I之间的伏安（U-I）特性关系描述。 如图所示是三极管的输出特性曲线，它表示了三极管在不同Ib值的情况下Uce与Ic的关系。 01 02 三极管需要有三个杂质半导体区域，可有两种组合形式，即NPN和PNP组合形式。 03 四 课堂小结 三极管用VT表示,内部结构是由两个PN结组成。 对于NPN型三极管，控制信号（基极电压）为高电平时，三极管导通，对于PNP型三极管，控制信号（基极电压）为低电平时，三极管导通。 现在我们来到了课堂小结环节。电子控制系统作为一个关键的概念，其工作过程和基本组成是本次课程的核心内容。 电子控制系统一般可划分为输入、控制（处理）和输出这三个基本组成部分。这三个部分紧密相连，构成了电子控制系统的工作框架。输入环节收集信息，如同人的感官获取外界信号；控制（处理）部分则对这些信息进行分析和决策，就像大脑进行思考；输出部分执行决策结果，好比身体做出相应动作。理解它们的协同运作，有助于我们把握电子控制系统的本质。 四 课堂小结 五 拓展延伸 三极管的驱动和连接方式 1.三极管驱动发光二极管 发光二极管串联了一个限流电阻作为三极管的集电极负载，Vi输入高电平时，三极管VT饱和导通，发光二极管VD发光；Vi输入低电平时，三极管VT截止，发光二极管VD不发光。 五 拓展延伸 三极管的驱动和连接方式 2.三极管在电路中的两种基本连接方式 共发射极接法 共集电极接法 六 课堂练习 1.下列电子元器件中属于三极管的种类有 （　　） A.1种 B.2种 C.3种 D.4种 答案：B 解析：本题考查三极管的外形。①④是三极管,②③⑤是电位器。 六 课堂练习 2.如图所示是一只标号不清晰的三极管,用多用电表测量各极间电阻,若测量结果是RAB很小、RBA很大,RAC很小、RCA很大,RBC很大、RCB很大,则下列说法中正确的是 （ ） A.B是基极 B.C是基极 C.该三极管是NPN型三极管 D.该三极管是PNP型三极管 答案：C 解析：RAB很小、RBA很大，说明A和B之间有PN结,RAC很小、RCA很大，说明A和C之间有PN结，RBC、RCB很大，说明B和C之间没有PN结,则可判断A是基极；RAB、RAC很小说明基区是P型半导体,则该三极管是NPN型三极管。 六 课堂练习 3.在通用技术实践室中,小明用多用电表欧姆挡测量质量完好的硅三极管发射结正向和反向电阻。下列指针位置中与测量时的指针位置偏差最大的是 （ ） 六 课堂练习 答案：C 解析：三极管的发射结在测量极性时可以看作是一个二极管﹐反向电阻无穷大,多用电表的不同挡位测量指针都应该打向最左侧,C、D项正确;多用电表不同挡位测量二极管电阻大小不一样，挡位越大电流越大,那测得的正向电阻越小，A项和B项中,A项反而更大,偏差更大。 六 课堂练习 4.在电路中测得4个硅材料三极管的三个电极的电位如图所示，下列分析中正确的是 （　　） 六 课堂练习 答案：C 解析：本题考查三极管的工作状态。三极管导通时，三极管的发射结应正偏，A、B、D项发射结均反偏，故三极管应处于截止状态；C项，Ub－Ue=0.7 V，三极管导通，又因为Ub＜Uc即集电结反偏，故三极管中作在放大状态。 六 课堂练习 5.如图所示是小明在电子控制技术实践课上搭建的电路，经测量VT的Ubc=0.7 V ，Uce=3 V。下列关于VT工作状态的判断中，正确的是（ ） A.饱和状态 B.放大状态 C.截止状态 D.条件不足，无法判断 答案：B 解析：根据Uce=3 V，可以判断三极管处于放大状态；如果是截止状态；Uce接近6 V；如果是饱和状态，Uce接近0.3 V。 六 课堂练习 6.闭合开关，VD3亮，下列关于此时三极管VT的工作状态判断正确的是（　 ） A.截止状态 B.放大状态 C.饱和状态 D.无法确定 答案：B 解析：闭合开关，VD3亮，三极管VT处于导通状态，a点电位约为3.6 V，则三极管VT发射极电位约为2.9 V，Uce≈2.1 V，三极管工作于放大状态。 感谢观看 苏教版（2019）选择性必修1《电子控制技术》 INCLUDEPICTURE"1059.TIF" (a)示意图 (b)等效电路 $$