电工技术(冯泽虎)教学课件47661 知识点7：纯电感正弦交流电路(一)-教学文稿

《电工电子技术》课程电子教案教师：韩振花序号：07知识引导1.三极管的工作原理在前面引例中可以看到三极管具有放大作用，为什么三极管具有防大作用，下面以常用的NPN型三极管为例进行讨论，见图1。

三极管要实现放大作用，其条件是发射结正偏，集电结反偏。

如NPN型三极管，U BE＞0发射结正偏，U CB＜0集电结反偏；PNP型三极管，U BE＜0发射结正偏，U CB＞0集电结反偏。

图1 电流分配图1（a）为NPN型三极管放大工作必须提供的外部条件，图中的基极电源E B使发射结正偏，集电极电源E C＞E B使集电结反偏。

三极管内部载流子的运动规律如图1（b）所示，图中所画出的载流子的运动方向是电子流方向，电子带负电荷。

下面分析电子流的运动过程及各极电流的形成。

（1）发射区发射电子形成I E发射结正偏，由于发射区掺杂浓度高而产生的大量自由电子，在外场的作用下，被发射到基区。

两个电源的负极同时向发射区补充电子形成发射极电流IE，IE的方向与电子流方向相反。

（2）基区复合电子形成I B发射区发射到基区的大量电子有很少一部分与基区中的空穴复合，复合掉的空穴由基极电源E B正极补充形成基极电流I B。

（3）集电区收集电子形成I C集电结反偏，在基区没有被复合掉的大量带负电荷的电子，在外加强电场E C正极吸引力的作用下被收集到集电区，并流向集电极电源正极形成集电极电流I C。

根据KCL定律，三个电流之间的关系为I E＝I B＋I C（5-1）PPT、动画演示、图片30如果发射结正偏压U BE 增大，发射区发射的载流子增多，I B 、I C 和I E 都相应增大。

通过实验可以验证：改变U BE 时I C 与I B 几乎是按一定的比例变化。

其比值定义为β，称为三极管的直流电流放大系数，一般在几十至上百倍。

BC I I =β （5-2） 则有 I C ＝βI B(5-3)I E ＝I B ＋I C ＝I B ＋βI B ＝(1＋β)I B (5-4)从上述表达式(6-3)和式(6-4)可见，当I B 有很小的变化时，就会导致I C 及I E 有较大的变化，这就是所谓三极管的电流放大作用。

《电工电子技术》课程电子教案
教师：韩振花序号：09
教学项目
（任务）名称常用半导体器件课时数 1 教学内容
主要知识点三极管的主要参数
重点、难点三极管的主要参数、三极管的类型及材料、三极管的选用
教学目标
专业能力三极管的正确选用
方法能力学生利用动画、仿真、实操等掌握三极管的使用
社会能力提高逻辑思维能力，锻炼理性思维。

学生情况分析高职高专学生
教学环境要求多媒体教室与实训室
教学方法理论与实操相结合，即学即练
教学手段多媒体教学，小组协作训练
教学过程设计
教学步骤教学内容学生活动时间分配
明确任务三极管的主要参数
当你制作一个小电路时如何选用合适的三极管
呢?当你需要一只三极管，而又找不到同型号的管子
时，如何用其它型号的管子代替呢?这就需要考虑三极
管的参数。

观看图片、动
画、仿真
5
教学步骤教学内容学生活动时间分配
（注：教学过程设计部分可加页；表格中的单元格可合并、拆分）。

课题7－1交流电的产生课型新课授课班级授课时数 1教学目标1．掌握交流电的概念及其变化规律。

2．了解交流电的波形图表示法。

教学重点交流电的变化规律及波形图表示法。

教学难点交流电的波形图表示法。

学情分析学生在物理中已接触过交流电的概念。

教学效果教后记新课 课前复习1．电流产生磁场。

2．磁场对电流的作用力。

3．电磁感应现象E = B l v sin θ 第一节 交流电的产生一、交流电的产生演示：由图引出交流电的概念。

1．交流电：强度和方向都随时间作周期性变化的电流叫交流电。

2．交流电的变化规律中性面：跟磁力线垂直的平面叫中性面。

（1）线圈平面跟中性面重合的时刻开始计时① 某一瞬间整个线圈中的感应电动势：e = 2 B l v sin ωt或者e = E m sin ωtE m = 2 B l v式中：e 电动势的瞬时值E m 电动势的最大值由上式知在匀强磁场中匀速转动的线圈里产生的感应电动势是按正弦规律变化的。

② 当线圈平面转到与磁感线平行的位置时，由于ωt = π / 2，sin ωt = 1，所以此时的感应电动势最大e = 2 B l v ；当线圈平面转到与磁感线垂直时，此时感应电动势最小，e = 0。

③ 若线圈和电阻组成闭合电路，则电路中就有感应电流。

I = R e= RE m sin ωt = I m sin ωt 式中：R —— 整个闭合电路的电阻I m —— 电流的最大值i —— 电流强度的瞬时值④ 电压的瞬时值u = I R ' = I m R' sin ωt = U m sin ωt式中：R' —— 某段导线的电阻U m —— 电压的最大值由上可知：感应电动势、感应电流、外电路中一段导线上的电压都按正弦规律变化。

（2）线圈平面跟中性面有一夹角 ϕ 时开始计时e = E m sin (ωt + ϕ )i = I m sin (ωt + ϕ )u = U m sin (ωt + ϕ )正弦交流电：按正弦规律变化的交流电。

《电工电子技术》课程电子教案教师：高红序号：02值只能说明输入信号为零时三极管的状态(静态)，而决不可根据这些数值得出放大倍数的大小（因为前面已经强调过，放大作用是针对变化量而言的，这个重要概念必须充分重视）。

当u i=0时，三极管的基极电流I B 、集电极电流I C 、发射结电压U BE 、管压降U CE 称为静态工作点，用Q 表示，分别表示为I BQ 、I CQ 、U BEQ 、U CEQ 。

其中，U BEQ 为已知量，硅管为0.6～0.8V （一般取0.7V ），鍺管为0.1～0.3V （一般取0.2V ）。

因为电容在直流通路中相当于开路。

图7-6 为共发射极放大电路直流通路。

3．设置合适的静态工作点的必要性把图7-5中的R B 支路去掉，变成图7-6形式。

图7-6 去掉R B 支路的电路图当u I ＝0时，I B ＝0，I C ＝0，U CEQ ＝U CC 。

相当于静态工作点在坐标原点。

此时加入一个正弦信号u I ，而且C 1取得足够大（C 1上没有交流压降），则u BE ＝u I 。

当u I ≠0时，u I 正半周时，信号大于死区电压时，才有可能有i B 产生，当u I 负半周时，三极管的发射结承受反压处在截止状态，因此三极管的i B 肯定不是正弦波，因而i C 肯定也不是正弦波，那么u O 更不可能是正弦波，所以u O 肯定失真。

输出波形失真就谈不上放大了。

图7-7 无静态工作点时工作情况所以只有在输入电压整个周期内，三极管都工作放大状态，输出电压才不会产生失真。

i Bi B i C0 u CE u BE u iu CEi C I B +U CC C 2C 1 + + -- + + u O u I R C I CU BEQ + -U CEQ +-4．放大原理如何使放大不失真呢？在图7- 5中，u I ＝0时，是有一个直流信号流过三极管的，形成了I B 电流，从而得到一个I C ＝βI B ，R C 上获得一个压降I C R C ，那么U CE ＝U CC －I C R C ，U C1＝U BEQ ，同理，U C2＝ U CEQ 。

《电工电子技术》课程电子教案教师：韩振花 序号：10 教学项目（任务）名称 常用半导体器件课时数 0.5教学内容主要知识点光电三极管 重点、难点 光电三极管的外形及结构、光电三极管的工作原理、光电三极管的分类及选用，光电三极管的特性曲线 教学目标专业能力光电三极管的正确选用 方法能力学生利用动画、仿真、实操等掌握光电三极管的使用 社会能力提高逻辑思维能力，锻炼理性思维。

学生情况分析 高职高专学生 教学环境要求 多媒体教室与实训室教学方法理论与实操相结合，即学即练 教学手段 多媒体教学，小组协作训练教学过程设计教学步骤 教学内容 学生活动 时间分配明确任务 光电三极管大家都熟悉路灯在天亮的时候会自动关闭，天黑的时候会自动开启。

这是如何实现的呢？首先来认识一下新的元器件，光电三极管。

观看图片、动画、仿真 5教学步骤 教学内容 学生活动 时间分配知识引导光电三极管1. 光电三极管的外形及结构以接受光的信号而将其变换为电气信号为目的而制成之晶体管称为光敏三极管,也叫光电三极管,英文名是Photo Transister。

光电三极管外型及符号如图2所示。

图2光电三极管外型及符号2. 光电三极管的工作原理光敏三极管一般在基极开放状态使用(外部导线有两条线的情形比较多)，而将电压施加至射极、集极之两个端子，以便将逆偏压施至集极接合部。

在此状态下，光线入射于基极之表面时，受到反偏压之基极、集电极间即有光电流(Iλ)流过，发射极接地之晶体管的情形也一样，电流以晶体管之电流放大率(hfe)被放大而成为流至外部端子之光电流(Ic)，为便于了解起见，请参照图4所示。

达林顿晶体管工作情况；电流再经过次段之晶体管的电流放大率被放大，其结果流至外部导线之光电流即为初段之基极、集极间所流过之光电流与初段及后段之晶体管的电流放大率三者之积。

图4 光敏三极管的等效电路PPT、动画演示、图片10教学步骤教学内容学生活动时间分配知识深化光电三极管的应用光电三极管主要应用于开关控制电路及逻辑电路。