高中电子控制技术-三极管
小专题专项复习考点41电路设计(三极管)专题课件高三通用技术一轮选择性必修《电子控制技术》
5.三极管之间相互替换
6.保持原有功能，把NPN替换成PNP
7.三极管的自锁电路
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。A端为高电平，按下开关S，VT1导通，F端 为低电平，VT2导通，此后A端保持高电平，不受输入影响。
8.芯片之间的互换：电压比较器电路代替三极管或三极管代替555等
THANKS
本节内容结束
【问题】为了驱动更大功率的灯，小明钊一对虚线框中缺少的电路，设计
了下列方案，其中可行的是
(多选)
CE
A
B
C
D
E
2.（2023.09七彩阳光返校考）如图a所示是由555芯片构成的“叮咚”门铃电路，按下 按钮开关SB再松开，“叮咚”门铃声会延长一段时间后消失。
【问题】小明想用该电路检测不同类型三极管的质量是否正常， 利用已测质量正常的发光二极管、限流电阻R6，只要将三极管 管脚插入对应孔位，开启电路，发光管闪烁则表明三极管正常。 请在虚线框2内对PNP型三极管(实物如图c所示，接成共射接法) 测试电路进行连线，以实现其检测功能。
5.（2023.05临海新昌两地联考）如图所示为小明设计的防盗报框内部，门打开时干簧管的触点断开，门 关闭时触点闭合。要求白天不报警，当天黑且门被打开时，蜂鸣器HA报警。
【问题】小明想在卧室内增加一个发光报警装置，只有在HA报警且卧室门口有人时， 发光二极管发光报警，已知IC为人体红外传感器，卧室门口有人时，输出0，无人时， 则输出1。请用1个NPN型三极管，2个定值电阻完成虚线框1中的电路设计，实现上述功 能。
【问题】为了提高报警的警示效果，小明对上图2电路进行了改进(如下图3所示)，用9561报警音乐芯片 替代NE555 （IC2)，当检测到声音信号时喇叭发出一定时长的特定的报警音乐。9561芯片引脚的功能 为:VDD接电源正极，VSS接电源负极，9561芯片输出端out输出报警音乐信号。请用1个电阻、1个NPN三 极管完成虚线中的电路设计。
三极管的特点和场效应管
三极管的特点和场效应管三极管（Transistor）是一种具有放大和开关功能的半导体器件，由二个PN结组成。
它是现代电子技术的基础元器件之一，广泛应用于各种电子设备中。
1.放大功能：三极管可以将微弱的输入信号放大为较大的输出信号。
它通过控制基极电流，实现对集电极电流的放大。
这使得三极管在许多电子设备中起到放大器的作用。
2.开关功能：三极管可以实现电路的开关。
当输入信号使得三极管工作于饱和状态时，可以允许电流通过；当输入信号使得三极管工作于截止状态时，可以阻止电流通过。
这使得三极管在数字电路中起到开关的作用。
3.快速响应速度：三极管具有快速的开关速度和放大速度。
这使得它在高频电路中应用广泛，如射频放大器、电视机、收音机等。
4.小尺寸和轻量级：三极管较小且轻便，容易与其他电子器件集成在一起，实现各种电子设备的小型化。
5.高可靠性：三极管的制造工艺和材料选择使其具备较高的可靠性和稳定性，可以长时间稳定工作。
6.低功耗：三极管的特性使其能够在低功耗条件下工作，这在一些电池供电的设备中尤为重要。
除了三极管，还有另一种重要的半导体器件，即场效应管（Field-Effect Transistor，简称FET）。
场效应管也具有放大和开关功能，但与三极管相比，它具有以下特点：1.输入电阻高：场效应管的输入电阻非常高，几乎没有输入电流。
这使得场效应管可以在高输入阻抗的条件下进行信号放大，可以有效减小电路的负载效应。
2.低功耗：由于场效应管的输入电流非常低，可以在低功耗条件下工作。
这使得场效应管在需要长时间工作且能耗要求低的场合中非常有用。
3.容易控制：场效应管的放大和开关动作都是通过输入电场控制的。
与三极管相比，通过输入电场控制更容易实现。
4.可选择性强：场效应管有多种类型，如MOSFET、JFET等，可以根据需要选择不同类型的场效应管来满足不同需求。
5.输出电阻低：场效应管的输出电阻低，可以有效降低输出电压波动，提升信号质量。
三极管种类与定义
三极管种类与定义三极管是一种重要的电子器件，广泛应用于电子电路中。
根据不同的工作原理和结构特点，可以分为多种类型的三极管。
本文将介绍几种常见的三极管种类及其定义。
1. NPN型三极管NPN型三极管是一种常见的三极管类型。
它由三个掺杂不同类型的半导体材料组成，中间的P型区域被夹在两个N型区域之间。
NPN 型三极管的基极（B）连接到一个输入信号源，发射极（E）连接到地，而集电极（C）连接到输出负载。
当输入信号施加在基极时，控制电流将流经基极-发射极结，从而控制从集电极到发射极的电流，实现信号放大功能。
2. PNP型三极管PNP型三极管是另一种常见的三极管类型。
与NPN型三极管相比，PNP型三极管的掺杂类型相反。
PNP型三极管的基极（B）连接到一个输入信号源，发射极（E）连接到电源正极，而集电极（C）连接到输出负载。
当输入信号施加在基极时，控制电流将流经基极-发射极结，从而控制从集电极到发射极的电流，实现信号放大功能。
PNP型三极管与NPN型三极管在工作原理上相反，但其放大功能原理相同。
3. MOSFET三极管MOSFET（金属-氧化物-半导体场效应晶体管）是一种基于金属氧化物半导体技术的三极管。
它由金属栅极、绝缘氧化层和半导体基底组成。
MOSFET的工作原理是通过调节栅极电压来控制源极和漏极之间的电流。
MOSFET具有输入电阻高、功耗低、速度快等优点，广泛应用于各种电子设备中。
4. JFET三极管JFET（结型场效应晶体管）是一种基于PN结的三极管。
它由P型或N型半导体材料形成的两个反向偏置的PN结组成。
JFET的工作原理是通过控制栅极-源极电压来控制源极和漏极之间的电流。
JFET 具有输入电阻高、噪音低、线性度好等特点，广泛应用于放大、开关和稳压等电路中。
5. IGBT三极管IGBT（绝缘栅双极型晶体管）是一种结合了MOSFET和双极型晶体管特点的三极管。
它具有MOSFET的输入电阻高、功耗低和速度快的特点，同时又具有双极型晶体管的控制性好和承受大电流的特点。
【高中通用技术】三级管
放
大
状
态
IBQ=(VCCVICBQE=Q)β/*RIBBQ VCEQ=VCC-ICQ*RC
放
大
状
分压式偏置放大电路
特点：稳定静态工作点
态
VBQ=VCC*RB2/(RB1+RB2) VBEQ=VBQ-VEQ IEQ=VEQ/RE ICQ≈IEQ IBQ=ICQ/β VCEQ=VCC-ICQ*RE-IEQ*RE
02 三 极 管 的 接 法
三极管的接法
03 三 极 管 放 大 电 路
放
大
状
态
放大器无信号输入时的直流工作状态叫做静态。设置静态工作点的目的 就是要保证在被放大的交流信号加入电路时，不论是正半周还是负半周都能 满足发射结正向偏置，集电结反向偏置的三极管放大状态。
可以通过改变电路参数来改变静态工作点，这就可以设置静态工作点。 若静态工作点设置的不合适，在对交流信号放大时就可能会出现饱和失真 （静态工作点偏高）或截止失真（静态工作点偏低）。 所谓静态工作点， 是指当放大电路处于静态时，电路所处的工作状态。
电阻。当室内温度上升到一定值时，R2值变小，UCE 小于0.3V，风扇电
机 M启动运转。此时三极管处于
C
A.放大状态 B.截止状态
C.饱和状态
D.触发状态
练
习
现要将该电路用于下雨提示，当湿敏传感器MS检测到雨水时，接通电 路，使V2发光。下列元器件与电路的连接中正确的是( B)
练
习
三极管
01 场 效 应 管
场
效
应
管
半导体三级管是利用输入电流控制输出电流 的半导体器件，称为电流控制型器件。场效应管 （FET）是利用输入电压产生电场效应来控制输出 电流的器件,称为电压控制型器件。
三极管正反向控制电路
三极管正反向控制电路⼀、引⾔三极管作为电⼦电路中常⻅且重要的元器件，其正反向控制电路的应⽤⼗分⼴泛。
了解三极管的⼯作原理及其在正反向控制电路中的应⽤，对于电⼦技术的学习和应⽤⾄关重要。
本⽂将从三极管的基本原理出发，详细探讨三极管在正反向控制电路中的⼯作原理、设计⽅法及应⽤实例。
⼆、三极管的基本原理三极管，也称双极晶体管，是⼀种半导体器件，由三个交替的P型和N型半导体层组成。
其主要特点是具有电流放⼤效应，可以通过较⼩的基极电流控制较⼤的集电极电流。
三极管有三种⼯作状态：截⽌状态、放⼤状态和饱和状态，这些状态的变化决定了其在电路中的功能和应⽤。
三、三极管正反向控制电路的设计正反向控制电路是⼀种利⽤三极管的开关特性实现电路通断的控制电路。
通过改变三极管的输⼊信号，可以控制其输出端的通断状态，从⽽实现电路的正反向控制。
1.正向控制电路正向控制电路是指当输⼊信号满⾜⼀定条件时，三极管导通，使电路正常⼯作。
设计时，需要选择合适的三极管型号和外围电路，确保在输⼊信号的作⽤下，三极管能够正常导通，从⽽实现电路的正常⼯作。
2.反向控制电路反向控制电路是指当输⼊信号不满⾜条件时，三极管截⽌，使电路停⽌⼯作。
设计时，需要考虑输⼊信号的特性和三极管的截⽌电压，确保在输⼊信号不满⾜条件时，三极管能够可靠截⽌，从⽽实现电路的反向控制。
四、三极管正反向控制电路的应⽤实例1.电机正反转控制在电机控制中，三极管正反向控制电路常⽤于实现电机的正反转控制。
通过改变输⼊信号的⽅向，可以控制三极管的导通状态，从⽽实现电机的正反转。
这种控制⽅式简单可靠，⼴泛应⽤于各种电机控制场合。
2.电源开关控制在电源管理系统中，三极管正反向控制电路也常⽤于实现电源开关的控制。
通过检测电源的状态或外部输⼊信号，控制三极管的通断，从⽽实现电源的开关控制。
这种控制⽅式可以有效地管理电源的供电状态，提⾼电源的使⽤效率。
3.信号放⼤与切换在信号处理电路中，三极管正反向控制电路可以⽤于信号的放⼤和切换。
电子技术课件第二章三极管及基本放大电路
2．三极管的主要参数
（1）直流参数 反映三极管在直流状态下的特性。
直流电流放大系数hFE 用于表征管子IC与IB的分配比例。
漏电电流。ICBO大的三极管工作的稳定性较差。
集—基反向饱和电流ICBO 它是指三极管发射极开路时，流过集电结的反向
ICBO测量电路
ICEO测量电路
加上一定电压时的集电极电流。ICEO是ICBO的(1+β)倍，所以它受温度影响不可忽视。
性。 A——PNP锗材料，B——NPN锗材料， C——PNP硅材料，D——NPN硅材料。
三极管型号的读识 3 A G 54 A
规格号
第三部分是用拼音字母表示管子的类型。
X——低频小功率管，G ——高频小功率管， D——低频大功率管，A ——高频大功率管。
三极管 NP锗材料 高频小功率 序号
第四部分用数字表示器件的序号。 第五部分用拼音字母表示规格号。
饱和区 当VCE小于VBE时，三极管的发
四、三极管器件手册的使用
三极管的类型非常多，从晶体管手册可以查找到三极管的型号，主要用途、主 要参数和器件外形等，这些技术资料是正确使用三极管的依据。
1．三极管型号
国产三极管的型号由五部分组成。
第一部分是数字“3”，表示三极管。 第二部分是用拼音字母表示管子的材料和极
一、放大电路静态工作点不稳定的原因
（1）温度影响 （2）电源电压波动 （3）元件参数改变
二、分压式偏置放大电路 1．电路组成
Rb1是上偏置电阻，Rb2是下偏置电阻。电源电压经Rb1、Rb2串联分压后为三极 管提供基极电压VBQ。Re起到稳定静态电流的作用，Ce是Re的交流信号旁路电容。
分压式偏置放大电路
放大电路的电压和电流波形
模拟电路-三极管
转移特性
转移特性描述的是基极电流与集电极 电流之间的关系。在一定基极电流下， 集电极电流随着基极电流的增大而增 大，表现出一定的线性关系。
放大系数：描述三极管放大能力的一 个参数，表示集电极电流变化量与基 极电流变化量之比。
频率特性
频率响应
描述三极管在不同频率信号下的响应能力。三极管的频率响 应受其内部结构影响，存在一个截止频率和最大可用频率。
继电器的吸合和断开，实现电气设备的自动控制。
振荡器
总结词
三极管作为振荡器中的核心元件，能够产生 高频振荡信号，常用于无线通信、电子测量 等领域。
详细描述
三极管作为振荡器中的核心元件，其工作原 理是利用三极管的放大和正反馈作用，形成 一个自激振荡回路，从而产生高频振荡信号 。在无线通信中，三极管可以产生高频载波 信号，用于调制和解调无线电波。在电子测 量领域，三极管可以产生高频脉冲信号，用
于测量电子元件的响应特性和频率特性。
04
三极管的特性
输入与输出特性
输入特性
描述三极管输入端电压与电流的关系。随着输入电压的增加，基极电流逐渐增大 ，表现出非线性特性。
输出特性
描述三极管输出端电压与电流的关系。根据三极管类型（NPN或PNP），输出特性 曲线分为三个区域，分别是截止区、放大区和饱和区。
详细描述
随着温度的升高，三极管的放大倍数可能会减小，导致其性能不稳定。为了解决这一问题，可以采取散热措施， 如安装散热片或风扇，以降低三极管的温度。此外，选用具有高热稳定性的三极管型号也是解决方案之一。
噪声问题
总结词
噪声问题是指三极管在工作过程中产生 的噪声干扰，可能影响信号的传输质量 。
VS
详细描述
根据电路需求选择合适的三极管型号，如 直流参数、交流参数、功率参数等。
三极管ppt课件完整版
常见故障现象及诊断方法
诊断方法
测量三极管的耐压值是否降低，观察电路是否有过载现象，若确认 损坏则更换三极管。
故障现象3
三极管漏电流过大。
诊断方法
测量三极管的漏电流是否超过规定值，若过大则检查电路是否存在漏 电现象，并更换三极管。
常见故障现象及诊断方法
故障现象4
三极管热稳定性差。
诊断方法
检查三极管的散热条件是否良好，测量其热稳定性参数是否在规定范围内，若异常则改善散热条件或 更换适合的三极管型号。
组成
输入回路、输出回路、耦合电容、直流电源。
工作原理
共基放大电路的特点是输入回路与输出回路共用一个电极，即基极。输入信号加在三极管的发射极和基极之间， 输出信号从集电极取出。由于共基放大电路的输入阻抗低，输出阻抗高，因此具有电压放大倍数大、频带宽等优 点。
共集放大电路组成及工作原理
组成
输入回路、输出回路、耦合电容、直流电源 。
真加剧。而截止频率则限制了三极管能够放大的信号频率范围。
03
三极管基本放大电路分析
共射放大电路组成及工作原理
组成
输入回路、输出回路、耦合电容、直流电源。
工作原理
利用三极管的电流放大作用，将输入信号放大并输出。输入信号加在三极管的基 极和发射极之间，输出信号从集电极取出，经过耦合电容与负载相连。
共基放大电路组成及工作原理
偏置电路类型及其作用
固定偏置电路
01
提供稳定的基极电流，使三极管工作在放大区。
分压式偏置电路
02
通过电阻分压为基极提供合适的偏置电压，使三极管具有稳定
的静态工作点。
集电极-基极偏置电路
03
利用集电极电阻的压降为基极提供偏置电压，适用于某些特殊
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IB
IC
B
（1）放大状态 发射结正偏UB>UE，集 电结反偏UB<UC，
IE
有电位关系：
E
UC>UB>UE, UBE≈0.7V
NPN
三极管的电流分配及放大关系式为：
IE=IB+IC
IC=βIB
IE=(1+β)IB
硅三极管范围约为：20~200。 锗三极管范围约为：30~100
三极管的工作状态
R1 VB VC
三极管的工作状态
三极管的工作状态
R1
0%
5%
10%
15%
20%
25%
30%
VB
0
0
0
639.41mV 665.2mV 676.4mV 683.4mV
VC
5V
5V
5V
3.9V
2.4V
1.3V 500.9mV
VE
0
0
0
0
0
0
0
IB
0
0
0
30uA
70uA
100uA 130uA
IC
0
0
0
3.6mA 8.4mA
15%
20%
25%
30%
VB
0
0
0
639.41mV 665.2mV 676.4mV 683.4mV
VC
5V
5V
5V
3.9V
2.4V
1.3V 500.9mV
VE
0
0
0
0
0
0
0
IB
0
0
0
30uA
70uA
100uA 130uA
IC
0
0
0
3.6mA 8.4mA
12mA 15.6mA
IE
0
0
0
3.63mA 8.47mA 12.1mA 15.73mA
12mA 15.6mA
IE
0
0
0
3.63mA 8.47mA 12.1mA 15.73mA
R1
35%
40%
45%
50%
55%
60%
65%
VB
686mV 686mV 686mV 686mV 686mV 686mV 686mV
VC
252.8mV 230mV 218mV 209mV 201mV 194mV 188mV
VE
0
0
0
0
0
0
0
IB
154uA 181uA 209uA 240uA 275uA 318uA 371uA
IC
16mA
16mA
16mA
16mA
16mA
16mA
16mA
IE 16.154mA 16.181mA 16.209mA 16.24mA 16.275mA 16.318mA 16.371mA
R1
70%
观察IB和IC之间的关系
观察发射结、集电结 的偏置情况
观察发射结正向电压 UBE大小
三极管的工作状态
R1
0%
5%
10%
15%
20%
25%
30%
VB
0
0
0
639.41mV 665.2mV 676.4mV 683.4mV
VC
5V
5V
5V
3.9V 2.4V 1.3V 500.9mV IC和IB在一定范围内保持一
极管的集电极和发射极
R1
35%
40%
45%
50%
55%
60%
65%
VB
686mV 686mV 686mV 686mV 686mV 686mV 686mV
VC
252.8mV 230mV 218mV 209mV 201mV 194mV 188mV
VE
0
0
0
0
0
0
0
IB
0
IC
0
0 0
0 0
30uA 3.6mA
70uA 8.4mA
100uA 12mA
130uA 15.6mA
定的比例关系，即IC=βIB，
IE
0
0
0
3.63mA 8.47mA 12.1mA 15.73mA
β称为电流放大倍数，此时
R1
35%
40%
45%
50%
55%
60%
65%
VB
686mV 686mV 686mV 686mV 686mV 686mV 686mV
VC
252.8mV 230mV 218mV 209mV 201mV 194mV 188mV
VE
0
0
0
0
0
0
0
IB
154uA 181uA 209uA 240uA 275uA 318uA 371uA
IC
16mA
16mA
16mA
16mA
16mA
16mA
16mA
IE 16.154mA 16.181mA 16.209mA 16.24mA 16.275mA 16.318mA 16.371mA
当 IB 有微小变化时， IC
R1
70%
75%
80%
85%
90%
95%
100%
VB
686mV 686mV 686mV 686mV 686mV 686mV 686mV
VC
181mV 174mV 167mV 158mV 147mV 131mV
95mV
VE
0
0
0
0
0
0
0
IB
440uA 536uA 677uA 908uA 1.3mA 2.6mA 38.8mA
12mA 15.6mA
3.63mA 8.47mA 12.1mA 15.73mA
观察发射结、集电结
R1
35%
40%
45%
50%
55%
60%
65%
的偏置情况
VB
686mV 686mV 686mV 686mV 686mV 686mV 686mV
VC
252.8mV 230mV 218mV 209mV 201mV 194mV 188mV
75%
80%
85%
90%
95%
100%
VB
686mV 686mV 686mV 686mV 686mV 686mV 686mV
VC
181mV 174mV 167mV 158mV 147mV 131mV
95mV
VE
0
0
0
0
0
0
0
IB
440uA 536uA 677uA 908uA 1.3mA 2.6mA 38.8mA
IC
16mA
16mA
16mA
16mA
16mA
16mA
16mA
IE
16.44mA 16.536mA 16.677mA 16.908mA 17.3mA 18.6mA 54.8mA
三极管的工作状态
R1 VB
0% 0
5% 0
10%
15%
20%
25%
30%
0
639.41mV 665.2mV 676.4mV 683.4mV
USC
RB
V UBE
V UCE
USB
实验线路
三极管的工作状态
1、发射区的电子大量地扩散注 入到基区，基区空穴的扩散可 忽略。
2、电子扩散的同时，在基区将 与空穴相遇产生复合。由于基 区空穴浓度低，且基区做得很 薄，因此，复合的电子是极少 数。
3、绝大多数到基区的电子均能 扩散到集电结处，并在集电结 电场作用下到达集电区。
0% 0 5V
5% 0 5V
10%
15%
20%
25%
30%
0
639.41mV 665.2mV 676.4mV 683.4mV
5V
3.9V
2.4V
1.3V 500.9mV
观察IB、IC的大小
VE
0
0
0
0
0
0
0
IB
0
0
0
30uA
70uA
100uA 130uA
IC
0
IE
0
0 0
0 0
3.6mA 8.4mA
三极管有3个半导体， 3个区，3个极，2个PN 结
B(base,基极) C(collector，集电极) E(emitter，发射极)
VB>VC,集电结正偏 VB<VC,集电结反偏 VB>VE,发射结正偏 VB<VE,发射结反偏
三极管的符号
N
P N
P N
P
三极管的工作状态
IC
IB
mA
C
A
B
RC
E
VC
252.8mV 230mV 218mV 209mV 201mV 194mV 188mV
三极管处于放大状态。
VE
0
0
0
0
0
0
0
IB
154uA 181uA 209uA 240uA 275uA 318uA 371uA
IC IE
16mA
16mA
16mA
16mA
16mA
16mA
16mA
16.154mA 16.181mA 16.209mA 16.24mA 16.275mA 16.318mA 16.371mA
三极管可以用来放大微弱的信号和作为无触 点开关。