三极管为什么能放大？

三极管为什么能放大？

引用

CSDN

1.

https://blog.csdn.net/qq_38557378/article/details/136920015

三极管是电子学中最重要的元件之一，它能够通过控制基极电流来放大信号，广泛应用于各种电子设备中。本文将从三极管的结构、工作原理到特性曲线，全面解析这一神奇元件是如何实现信号放大的。

一、三极管的结构及类型

三极管是由三个掺杂区域（发射区、基区和集电区）组成的半导体器件，通过两个PN结实现信号的放大。其中，NPN型和PNP型是两种基本类型，它们的主要区别在于箭头的方向，箭头总是由P指向N。

• 发射区（emission）：掺杂浓度高，负责发射载流子。
• 集电区（collection）：区域大，掺杂浓度低，用于收集载流子。
• 基区（base）：控制区域，厚度只有几微米，远小于整个硅片的宽度。

二、三极管的电流放大作用

1. 基本共射放大电路

在基本放大电路中，输入电压信号接入基极-发射极（b-e）回路，输出信号则在集电极-发射极（c-e）回路。为了使晶体管工作在放大状态，需要满足以下条件：

• 发射结正向偏置
• 集电结反向偏置

2. 内部载流子的运动

三极管的放大作用主要通过载流子的运动实现：

1. 发射结加正向电压，扩散运动形成发射极电流：由于发射结加正向电压且发射区掺杂浓度高，大量自由电子扩散到基区，形成发射极电流。

2. 扩散到基区的自由电子与空穴的复合运动形成基极电流：基区很薄，杂质浓度很低，因此只有极少部分电子与空穴复合，其余大部分电子作为非平衡少子到达集电结，形成基极电流。

3. 集电结加反向电压，漂移运动形成集电极电流：在集电结反向电压的作用下，基区的非平衡少子被吸引到集电区，形成集电极电流。

三、三极管的共射特性曲线

特性曲线是分析三极管性能的重要工具，主要包括输入特性和输出特性曲线。

1. 输入特性曲线

描述管压降(V_{CE})一定的条件下，基极电流(I_B)与发射结压降(V_{BE})之间的函数关系。

2. 输出特性曲线

描述基极电流(I_B)为常量时，集电极电流(I_C)与管压降(V_{CE})之间的函数关系。输出特性曲线可以分为三个区域：

• 截至区：发射结与集电结都反偏，相当于ce断路。
• 放大区：发射结正偏、集电结反偏，实现信号放大。
• 饱和区：发射结与集电结都正偏，相当于ce短路。

通过以上分析，我们可以清晰地理解三极管的工作原理和放大作用。虽然能量的放大过程看似神奇，但其本质是通过外部电源提供的能量实现的，三极管只是起到了能量转换和控制的作用。