三极管的电流放大原理

第卷第期甘诸高汗矛报自然科学版

型三极管内部载流子的

传输过程及电流放大原理

魏秀芳

兰州师范高等专科学校物理系张国恒

甘肃兰州西北民族学院物理系甘肃兰州

摘要

关键词半导体三极管按其结构可分为型和型两种但现有各类书籍都只讨论了型三极管的工作原理本文针对型三极管的结构讨论它的内部载流子的伟

愉过程及电流放大原理型三极管载流子电流放大

型三极管的结构和电路符号结构示意图附图

电路符号图附图

、州目………发基射区集区电区尸户日

旧符号新符号图

三极管内部电流分配的物理过程型三极管的基本放大电路连接图附图其中基极偏置直流电源它使发射结处于正向偏置状态集电极供电电源它的作用是使集电结反向偏置并给集电极回路提供全部功耗

下标“”指空穴“”电子

下标,’”指电子“”空穴在图所示放大电路下三极管内部载流子的运动规律可以分以下三个过程加以

说明如图所示发射区向基区注入空穴的过程

魏秀芳型三极管内部载流子的传输过程及电流放大原理第卷第期一

在发射结正向偏置时发射区的多数载流子空穴大量向基区扩散形成空穴电流

集鸯

发射结方川土丁丫得

图此同时基区内的电子也在结电压坛之乙含详

几「「仁二二厂二口团〔「艺立「占占占占工工士士士

之。

下扩散到发射区形成电子电流发射极总电流

为。。制造时发射结做成加结使发射区的掺杂浓度大于基区掺杂浓度二对三个数量级

所以有碑。”空穴在基区的扩散和复合过程由发射区来的空穴注入基区后就在基区靠近发射结的边界积累起来在基区中形成

一定的空穴浓度梯度靠近发射结附近的浓度最高离发射结越远浓度越小所以空穴就

要向集电结方向扩散在扩散时又会与基区中的电子产生复合形成电流三极管的电流放大能力决定于基区内载流子的扩散与复合的比例扩散部分所占比重越大则三极管的电流放大能力就愈大所以在制造时基区宽度很薄集电结面积比较大使空穴在基区中经过的路程很短加之基区掺杂浓度很低因而空穴在扩散过程中复合掉

的数量很少大部分都能到达集电结

集电区收集扩散来的空穴集电结反偏这有利于结两边少数载流子的漂移运动首先基区扩散到集电结边缘的空穴受强电场作用而很快地漂移过集电结为集电区所收集形成集电流极主要电流

三极管主要特性-电流放大和控制特性

分析三极管电路工作原理，需要掌握三极管的重要特性，这样才能轻松自如的分析三极管电路

三极管式一个电流控制器件，它用基极电流来控制集电极电流和发射极电流，没有基极电流就没有及电机电流和发射极电流。

1、三极管电流放大特性

只要有一个很小的基极电流，三极管就会有一个很大的集电极电流和发射极电流，这是由三极管特性所决定的，不同的三极管有不同的电流放大倍数，所以不同三极管对基极电流的放大能力是不同的。

基极电流是信号输入电流，集电极电流和发射极电流是信号输出电流，信号输出电流远大于信号输入电流，说明三极管能够对输入电流进行放大。在各种放大器电路中，就是用三极管的这一特性来放大信号的。

三极管在正常工作时，它的基极电流、集电极电流和发射极电流同时存在，同时消失。

2、三极管基极电流控制集电极电流特性

当三极管在放大状态时，三极管集电极电流和发射极电流由直流电源提供，三极管本身并不能放大电流，只是用基极电流去控制由直流电源为集电极和发射极提供的电流，这样等效理解成三极管放大了基极输入电流。

下图所示电路可以说明三极管基极电流控制集电极电流的过程。电路中的R2为三级管VT1集电极提供电流通路，流过VT1集电极的电流回路是：直流工作电压+V-集电极电阻R2-VT1集电极-VT1发射极-地线。构成回路。 集电极电流由直流工作电压+V提供，但是集电极电流的大小受基极电流的控制，基极电流大则集电极电流大，基极电流小，则集电极电流小。所以基极电流只是控制了直流电源+V为VT1集电极所提供电流的大小。

综上所述，三极管能将直流电源的电流按照基极输入电流的要求转换成集电极电流和发射极电流，从这个角度说明三极管是一个电流转换器件。所谓电流放大，就是将直流电源的电流，按照基极输入电流的变化规律转换成集电极电流和发射极电流。

三极管的放大电路

三极管是现代电子技术中最重要的元器件之一，它广泛应用于信号放大，开关控制等领域。三极管放大电路是三极管应用的重要部分，具有重要的研究和应用价值。

三极管放大电路是指将三极管作为信号放大器的一种电路。三极管放大电路具有以下特点：

1.放大倍数高。三极管放大电路的放大倍数可以达到几千倍，远高于其他普通放大器的放大倍数。

2.线性好。三极管放大电路的电流电压关系非常稳定，能够实现非常好的线性放大。

3.动态范围宽。三极管放大电路能够处理大范围的信号级别，可以实现符合实际需求的信号处理。

三极管放大电路具有以下分类：

1.共基极放大电路（CB）。共基极放大电路对输入信号具有很高的阻抗，可以实现电流放大。 2.共发射极放大电路（CE）。共发射极放大电路对输入信号的耦合较好，可以实现电压放大。

3.共集电极放大电路（CC）。共集电极放大电路具有低输入阻抗，可以大大减少输入噪声。

三极管放大电路的设计需要根据应用场景的要求来确定，一般来说，应根据电压放大倍数和电流放大倍数来确定放大电路的特性。对于要求高的应用场景，需要选择特性优异的三极管，并根据实际情况进行调整。

三极管放大电路的关键参数包括放大倍数、输入阻抗、输出阻抗、带宽等。对于不同的应用场景，需要根据这些参数来确定放大电路的特性。

三极管是电流放大器件，有三个极，分别叫做集电极C，基极B，发射极E。分成NPN和PNP两种。我们把从基极B流至发射极E的电流叫做基极电流Ib；把从集电极C流至发射极E的电流叫做集电极电流Ic。这两个电流的方向都是流出发射极的，所以发射极E上就用了一个箭头来表示电流的方向。三极管的放大作用就是：集电极电流受基极电流的控制（假设电源能够提供给集电极足够大的电流的话），并且基极电流很小的变化，会引起集电极电流很大的变化，且变化满足一定的比例关系：集电极电流的变化量是基极电流变化量的β倍，即电流变化被放大了β倍，所以我们把β叫做三极管的放大倍数（β一般远大于1，例如几十，几百）。如果我们将一个变化的小信号加到基极跟发射极之间，这就会引起基极电流Ib的变化，Ib的变化被放大后，导致了Ic很大的变化。如果集电极电流Ic是流过一个电阻R的，那么根据电压计算公式U=R*I可以算得，这电阻上电压就会发生很大的变化。我们将这个电阻上的电压取出来，就得到了放大后的电压信号了。

三极管在实际的放大电路中使用时，还需要加合适的偏置电路。这有几个原因。首先是由于三极管BE结的非线性（相当于一个二极管），基极电流必须在输入电压大到一定程度后才能产生（对于硅管，常取0.7V）。当基极与发射极之间的电压小于0.7V时，基极电流就可以认为是0。但实际中要放大的信号往往远比0.7V要小，如果不加偏置的话，这么小的信号就不足以引起基极电流的改变（因为小于0.7V时，基极电流都是0）。如果我们事先在三极管的基极上加上一个合适的电流（叫做偏置电流，上图中那个电阻Rb就是用来提供这个电流的，所以它被叫做基极偏置电阻），那么当一个小信号跟这个偏置电流叠加在一起时，小信号就会导致基极电流的变化，而基极电流的变化，就会被放大并在集电极上输出。另一个原因就是输出信号范围的要求，如果没有加偏置，那么只有对那些增加的信号放大，而对减小的信号无效（因为没有偏置时集电极电流为0，不能再减小了）。而加上偏置，事先让集电极有一定的电流，当输入的基极电流变小时，集电极电流就可以减小；当输入的基极电流增大时，集电极电流就增大。这样减小的信号和增大的信号都可以被放大了。