晶体管内部的电流分配关系和放大原理

第3章 晶体三极管及其放大电路3.1 教学基本要求教 学 基 本 要 求主 要 知 识 点熟练掌握 正确理解 一般了解晶体管的结构及其工作原理√ 电流分配与放大作用√ 晶体管三极管 晶体管的工作状态、伏安特性及主要参数√ 放大电路的组成原则及工作原理√ 放大电路的主要技术指标、查阅电子器件相关数据资料 √ 图解法 √ 静态工作点估算法 √ 三极管放大电路的分析方法微变等效电路法√三种组态基本放大电路比较√静态工作点的选择与稳定、基本电路设计√耦合方式及直接耦合电路的特殊问题√ 多极放大电路 分析计算方法 √频率响应的基本概念 √三极管放大电路基础放大电路的频率响应频率响应的分析计算方法√3.2 重点和难点一、重点1．正确理解三极管的结构、电流分配、伏安特性和“放大”的实质。

2．三极管放大电路的图解法、小信号模型和放大电路的小信号模型分析方法。

3．放大电路中静态工作点的稳定问题。

二、难点1．正确理解NPN 和PNP 型三极管的组成及其工作原理。

2．三极管放大电路的小信号模型分析方法和工作点稳定问题。

3．基本放大电路的设计3.3 知识要点三极管的结构及类型 电流分配及电流放大作用 1．双极型三极管 共发射极特性、工作区域 主要参数“放大”的概念“放大”的概念及条件 三极管的内部条件外部条件 放大电路的组成、各元器件的作用2．共发射极放大电路 固定偏置共发射极放大电路的原理和工作波形 共发射极放大电路的三种工作状态与失真分析 分析方法与步骤静态分析3．共发射极放大电路的图解法动态分析失真与最大不失真输出电压三极管的小信号模型4．小信号模型分析法H参数的物理意义共发射极放大电路的小信号模型分析方法5．共发射极放大电路的工作点稳定问题6．共发射极、共基极和共集电极放大电路的特点阻容耦合方式直接耦合方式7．多级放大器变压器耦合方式光电耦合方式多级放大器的分析频率响应的基本概念RC低通电路的特性及波特图8．放大电路的频率响应RC高通电路的特性及波特图BJT的高频小信号混合π型模型单级阻容耦合放大电路的频率特性多级放大电路的频率特性3.4 主要内容3.4.1 晶体三极管3.4.1.1 晶体三极管的分类及结构晶体三极管通常简称为三极管，也称为晶体管和半导体三极管。

第14章晶体管起放大作用的外部条件，发射结必须正向偏置，集电结反向偏置。

晶体管放大作用的实质是利用晶体管工作在放大区的电流分配关系实现能量转换。

2．晶体管的电流分配关系晶体管工作在放大区时，其各极电流关系如下：C B I I β≈(1)E B C B I I I I β=+=+C C BB I I I I ββ∆==∆3．晶体管的特性曲线和三个工作区域 （1）晶体管的输入特性曲线：晶体管的输入特性曲线反映了当UCE 等于某个电压时，B I 和BE U 之间的关系。

晶体管的输入特性也存在一个死区电压。

当发射结处于的正向偏压大于死区电压时，晶体管才会出现B I ，且B I 随BE U 线性变化。

（2）晶体管的输出特性曲线：晶体管的输出特性曲线反映当B I 为某个值时，C I 随CE U 变化的关系曲线。

在不同的B I 下，输出特性曲线是一组曲线。

B I =0以下区域为截止区，当CE U 比较小的区域为饱和区。

输出特性曲线近于水平部分为放大区。

（3）晶体管的三个区域：晶体管的发射结正偏，集电结反偏，晶体管工作在放大区。

此时，C I =b I β，C I 与b I 成线性正比关系，对应于曲线簇平行等距的部分。

晶体管发射结正偏压小于开启电压，或者反偏压，集电结反偏压，晶体管处于截止工作状态，对应输出特性曲线的截止区。

此时，B I =0，C I =CEO I 。

晶体管发射结和集电结都处于正向偏置，即CE U 很小时，晶体管工作在饱和区。

此时，C I 虽然很大，但C I ≠b I β。

即晶体管处于失控状态，集电极电流C I 不受输入基极电流B I 的控制。

14．3 典型例题例14．1 二极管电路如例14．1图所示，试判断二极管是导通还是截止，并确定各电路的输出电压值。

设二极管导通电压D U =0.7V 。

25610VD1(a)(b)(c)(d)例14.1图解：○1图（a ）电路中的二极管所加正偏压为2V ，大于DU =0.7V ，二极管处于导通状态，则输出电压0U =A U —D U =2V —0.7V=1.3V 。

三极管的电流分配和放大作用三极管是一种半导体器件，常用于放大电路中。

它由三个不同掺杂程度的半导体区域组成，分别是发射极（Emitter）、基极（Base）和集电极（Collector）。

通过控制基极电流的大小，可以实现对集电极电流的放大。

三极管的电流分配是指输入电流和输出电流之间的关系。

根据三极管的结构特性，当电流通过基极-发射极（Base-Emitter）区域时，会存在由载流子（电子或空穴）组成的电流。

这些载流子会在基极和集电极之间形成一个电流放大作用。

具体来说，当基极电流增加时，由于三极管放大作用，集电极电流也会相应增加。

在晶体管功能电路中，晶体管很重要的一个应用是作为放大器。

三极管放大器是利用晶体管的放大作用来放大电流和电压的设备。

具体来说，当输入信号通过基极-发射极之间的电流控制之后，集电极电流会根据三极管的放大倍数（即集电极电流和基极电流的比值）进行放大。

通过适当的电路设计和控制，可以实现对输入信号的放大，从而使输出信号的幅度增大。

三极管放大器的工作过程可以通过分析基极电流和集电极电流之间的关系来理解。

基极电流通过三极管的放大作用进一步放大，形成集电极电流。

当输入信号的幅度较小时，三极管的放大倍数较高，集电极电流的变化较大，即可以实现较大幅度的电流放大。

然而，当输入信号的幅度较大时，三极管的放大倍数会减小，集电极电流的变化幅度也会减小，即电流放大效果会减弱。

这是因为三极管的电流放大作用是非线性的，随着基极电流的增大，其收敛变化趋势会逐渐平稳。

综上所述，三极管的电流分配和放大作用在电子领域有着重要的应用。

通过合理的电路设计和控制，可以实现对输入信号的放大，从而满足电子设备对信号放大的需求。

在实际应用中，需要根据具体需求选择合适的电流分配和放大方式，以达到最佳的放大效果。

晶体管电流分配关系
1晶体管电流分配原理
晶体管，简称三极管，是半导体器件中的重要元器件，是由比较优异的多种材料制成的特殊器件。

晶体管的特殊特性在于其具有特殊的电流分配机制，电流分配的规律可以帮助我们理解晶体管的基本原理和功能。

晶体管是一种三端口电子器件，由两个集电极和一个发射极组成，它们共同构成一个发射极-集电极-集电极（P-E-C）电路。

在晶体管电路中，电流在三个不同的端子之间分配主要取决于中间发射极的特性，当电流由集电极流入发射极时，将会有一定过流值流入发射极，然后被发射极流出，走向另外一个集电极。

电流分配并不是简单的分配给两个端口，而是经过发射极，分别源于两个端口的电流在发射极之间重新混合调节。

晶体管具有特殊的电流分配机制，它可以对外部电源的电流进行分流，使得晶体管可以在减小功耗的前提下实现开关。

晶体管的电流分配也能够控制电流的大小，实现调节控制，并能够提供一定程度的电流保护。

借助晶体管电流分配机制，系统中可以实现精准的电流控制，使得整个电路的性能大大提高。

2总结
晶体管是一种半导体器件中重要的元器件，它们的电流分配的规律可以帮助我们理解晶体管的基本原理和功能。

晶体管具有特殊的电流分配机制，可以实现开关和电流调节控制，还可以提供电流保护。

晶体管电流分配机制使得系统中可以实现精准的电流控制，使得整个电路得到大大提高。

晶体管的放大原理
晶体管是一种电子设备，广泛应用于信号放大、开关、数字逻辑和模拟电路等领域。

晶体管的放大原理基于其特殊的结构和电荷输运机制。

晶体管由三个区域组成，分别是发射区、基区和集电区。

在正常工作状态下，晶体管的发射区与基区之间形成一个p-n结，而基区与集电区之间形成另一个p-n结。

当发射极与基极之间的电压为正向偏置时，发射区的p-n结被击穿，电子从发射区中注入到基区中，形成多数载流子。

由于基区很薄，多数载流子迅速通过基区，并进入集电区。

此时，晶体管处于放大状态。

当输入信号加在基极上时，基极电流会受到控制，并进一步控制集电极电流。

结果是，输入信号被放大，并经过集电区输出。

晶体管的放大原理可以通过控制基极电流来实现。

如果基极电流较小，集电极电流也会相应较小，这被称为截止区。

如果基极电流适中，集电极电流会被放大，但还未达到饱和状态。

如果基极电流较大，集电极电流会达到饱和状态。

因此，晶体管的放大原理是基于控制输入信号来调整晶体管的工作状态，并通过基极电流的变化来放大输入信号，从而实现信号的放大。

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晶体管简介及特性一、BJT的结构简介BJT又常称为晶体管，它的种类很多。

按照频率分，有高频管、低频管；按照功率分，有小、中、大功率管；按照半导体材料分，有硅管、锗管；根据结构不同，又可分成NPN型和PNP型等等。

但从它们的外形来看，BJT都有三个电极。

它是由两个 PN结的三层半导体制成的。

中间是一块很薄的P型半导体(几微米~几十微米)，两边各为一块N型半导体。

从三块半导体上各自接出的一根引线就是BJT的三个电极，它们分别叫做发射极e、基极b和集电极c，对应的每块半导体称为发射区、基区和集电区。

虽然发射区和集电区都是N型半导体，但是发射区比集电区掺的杂质多。

在几何尺寸上，集电区的面积比发射区的大，这从图3.1也可看到，因此它们并不是对称的。

二、BJT的电流分配与放大作用1、BJT内部载流子的传输过程BJT工作于放大状态的基本条件：发射结正偏、集电结反偏。

在外加电压的作用下， BJT内部载流子的传输过程为：（1）发射极注入电子由于发射结外加正向电压VEE，因此发射结的空间电荷区变窄，这时发射区的多数载流子电子不断通过发射结扩散到基区，形成发射极电流IE，其方向与电子流动方向相反。

（2）电子在基区中的扩散与复合由发射区来的电子注入基区后，就在基区靠近发射结的边界积累起来，右基区中形成了一定的浓度梯度，靠近发射结附近浓度最高，离发射结越远浓度越小。

因此，电子就要向集电结的方向扩散，在扩散过程中又会与基区中的空穴复合，同时接在基区的电源VEE的正端则不断从基区拉走电子，好像不断供给基区空穴。

电子复合的数目与电源从基区拉走的电子数目相等，使基区的空穴浓度基本维持不变。

这样就形成了基极电流IB，所以基极电流就是电子在基区与空穴复合的电流。

也就是说，注基区的电子有一部分未到达集电结，如复合越多，则到达集电结的电子越少，对放大是不利的。

所以为了减小复合，常把基区做得很薄 (几微米)，并使基区掺入杂质的浓度很低，因而电子在扩散过程中实际上与空穴复合的数量很少，大部分都能能到达集电结。

晶体管内部的电流分配关系和放大原理要使晶体管正常工作且具有放大功能，就必须给集电结和发射结加上合适的电压。

发射结加正向偏压UBE(正向偏压一般不大于1V)，才能使发射区的多数载流子注入基区，给集电结加上较大的反向电压（反向电压一般在几伏到几十伏），保证发射区注入到基区并扩散到集电结边缘的载流子被集电区收集，形成集电极电流。

为实现晶体管的正常工作，就要保证发射结加正向偏压，集电结加反向电压，这是晶俸管放大的外部条件。

晶体管有三种不同的连接方式：共发射极接法、共集电极接法、共基极接法，如图1.4.3所示。

无论哪种接法，发射结正向偏压，集电结反向偏压是最基本的和必须满足的要求。

下面以NPN管的共基极接法为例，讨论晶体管内部载流子的运动和电流分布情况。

1．载流子的运动规律内部载流子的运动可分为三部分，如图1.4.4所示。

1)发射区向基区注入载流子的过程发射结正向偏压，使PN结变薄，阻抗减小，扩散运动得以加强。

发射区的多数载流子（电子）在发射结电场作用下，源源不断地向基区注入，形成发射极电流IEN。

与此同时，基区的多数载流子（空穴）也在电场力的作用下，越过PN结扩散到发射区，形成电流IEP。

流过发射结的电流j。

，应为电子电流IEN和空穴电流IEP之和。

但由于发射区掺杂浓度高，基区掺杂浓度低且很薄，一般讨论图1.4.4内部载流子传输过程时，注入发射区的空穴形成的电流IEP比起注入到基区的电子电流IEN来说可以忽略不计。

即IE主要是发射区向基区注入的载流子所形成的电流IE=IEN +IEP～IEN 2)电子在基区的扩散和复合过程发射区的多子电子扩散注入到基区后，在靠近发射结边缘附近密集，形成从发射结到集电结的密度梯度分布。

这种梯度分布促使电子在基区内继续向集电结方向扩散。

基区内电子在扩散的同时，一部分与基区空穴相遇并复合，复合所需的空穴由电源UBE提供，基区内空穴基本保持不变，复合形成电流IBP。

晶体簪内部的扩散与复合，是一对特殊的矛盾，其放大能力取决于两者的比例关系。

晶体管的电流分配问题和放大作用晶体管放大作用必须满足的条件:内部条件: 晶体管结构上的特点外部条件: 晶体管的发射结加正向电压,集电结加反向电压。

P区接正,N区接负; N区接正,P区接负。

（一）晶体管内部载流子的运动1.发射区向基区注入电子的过程载流子运动主要表现为发射区向基区注入电子，形成电流iE≈iEn.2.电子在基区的扩散过程注入的电子在扩散的过程中，极少数与基区的空穴复合形成iB，绝大部分扩散到集电结边界。

3.电子被集电级收集的过程电子受到集电结上的电场吸引而迅速漂移过集电结，形成iCn. 集电结反向偏置必然要使集电区与基区的少子漂移，形成ICBO。

(二）晶体管的电流分配关系
晶体管各极的电流构成：
发射极电流iE 大部分流入集电极形成iCn。

令
令
则
（1）当iB=0 时，iC=ICEO 。

称ICEO为穿透电流（2）当ICEO≈0, 则iC≈iB 即
代表iB对iC的控制作用，越大，控制作用越强。

（三）晶体管的放大作用
本质: 电流控制作用，即iB对iC或iE对iC的控制作用。

在集电极回路中串接一个负载电阻，就可以在负载电阻两端得到相应的幅度较大的变化电压。

集电极回路中接入的负载电阻上，仍可得到较大的输出信号电压。

（四）关于PNP型晶体管
1.电源极性不同：NPN型电流从集电极流向发射极
2.电流方向不同：PNP型电流从发射极流向集电极。

晶体管放大器原理
晶体管放大器是一种电子放大器，利用晶体管的放大特性来增大电信号的幅度。

其工作原理基于两个主要部分：基极电流调节和集电极电压变化。

在晶体管放大器中，基极电流扮演着重要的角色。

当输入信号施加在基极上时，基极电流将相应地变化。

通过控制基极电流的大小，晶体管能够调节输出信号的幅度。

因此，在放大过程中，基极电流的变化非常重要。

晶体管放大器中的第二个重要部分是集电极电压。

通过调整集电极电压的大小，可以控制晶体管的工作状态，进而影响输出信号的放大程度。

当集电极电压较高时，晶体管处于饱和状态，输出信号将得到最大的放大。

相反，当集电极电压较低时，晶体管将处于截止状态，输出信号将得到最小的放大。

另外，晶体管放大器中还需要一个稳定的直流电源来提供所需的工作电压。

这样可以确保晶体管在正常工作范围内，并获得所需的放大效果。

总之，晶体管放大器的工作原理基于基极电流调节和集电极电压变化。

通过调节这两个参数，晶体管能够将输入信号放大到所需的幅度，并实现电子信号的放大功能。

晶体管结构特点与电流分配的关系
晶体管是现代电子设备中最基本、最重要的元件之一。

晶体管是指由
掺杂半导体材料制成的电子器件，其结构特点包括三个区域：发射区、集电区和基区。

晶体管负责放大和开关电路中的电信号。

晶体管的工
作原理是通过控制基区的电流，来改变集电区的电流大小，从而实现
电子信号的放大、切断等功能。

晶体管的结构特点主要是由三个区域组成，这三个区域分别是：发射区、集电区和基区。

其中，发射区是挤压进基区中而形成的n型材料，可看作是n型材料的一个外延区域；基区是一个轻度掺杂材料，通常
是p型材料；集电区是一个大的n型材料，用于收集电子流并通过连
接到外部电路来提供以后处理。

晶体管的电流分配也非常重要。

晶体管的电流可以分为三个部分：发
射电流IE，基电流IB和集电电流IC。

发射电流IE是由发射区中产生
的电子流组成的，它是整个晶体管电流的总和，是由基电流IB和集电电流IC合成的。

当外界电压施加在晶体管上时，基区中的电流会增加或减少，相应地，集电区中的电流也会增加或减少。

因此，基电流的
变化会导致集电电流的变化。

这种变化是晶体管能够放大和开关电路
的基础。

总的来说，晶体管的结构特点和电流分配密切相关。

晶体管的结构特点决定了它可以打开和关闭，放大信号，而电流分配则决定了晶体管组成的电路的性质和表现。

在实际应用中，我们需要合理地控制电流分配，以保证电路的稳定性和可靠性。

因此，对晶体管的结构特点和电流分配的深入了解，对于我们的电子工程师和电气工程师来说非常重要。