三极管的放大作用.docx

三极管的放大作用

下面以NPN型三极管为例，来讨论三极管的放大作用。

图a所示的NPN三极管的结构，由于内部存在两个PN结，表面看来，似乎相当于两个二极管背靠背地串联在一起，如下左图所示，但是假设将两个单独的二极管如下右图所示地连接起来，将会发现它们并不具有放大作用。为了使三极管实现放大，还必须由三极管的内部结构和外部所加电源的极性两方面的条件来保证。

从三极管的内部结构来看，主要有两个持点。第一，发射区进行高掺杂，因而其中的多数载流子浓度很高。NPN三极管的发射区为N型，（其中的多子是电子），所以电子的浓度很高。第二，基区做得很薄，通常只有几微米到几十微米，而且掺杂比较少，则基区中多子的浓度很低。NPN三极管的基区为P型，（其中的多子空穴）的浓度相对很低。

三极管放大的外部条件：外加电源的极性应使发射结处于正向偏置状态，而集电结处于反向偏置状态。

发射极电流 。由于基区中空穴的浓度比发射区中电子的浓度低得多，因此与电子电流相比，空穴电流可以忽略，可以认为， 主要由发射区发射的电子电流所产生。发射由于发射结正向偏置，因而外加电场有利于多数载流子的扩散运动。又因为发射区的多子电子的浓度很高，于是发射区发射出大量的电子。这些电子越过发射结到达基区，形成电子电流。因为电子带负电，所以电子电流的方向与电子流动的方向相反，见图1.3.5(a)和(b)。与此同时，基区中的多子空穴也向发射区扩散而形成空穴电流，上述电子电流和空穴电流的总和就是

发射极电流 。由于基区中空穴的浓度比发射区中电子的浓度低得多，因此与电子电流相比，

空穴电流可以忽略，可以认为， 主要由发射区发射的电子电流所产生。

=0时三极管的输入回路

=0时三极管的输入回路

图1.3.5三极管中载流子的运动和电流关系(a)载流子的运动(b)各极电流关系

的电子和空穴产生复合运动而形成基极电流，基区被复合掉的空穴由外电源不断进行补复合和扩散电子到达基区后，因为基区为

的电子和空穴产生复合运动而形成基极电流

，基区被复合掉的空穴由外电源

不断进行补

会很少，因而基极电流比发射极电流

会很少，因而基极电流

比发射极电流 小得多。大多数电子在基区中继续扩散，到达靠近集

电结的一侧。

当不变时，输入回路中的电流 与电压

当

不变时，输入回路中的电流 与电压

之间的关系曲线称为输入特性，

，当=0时，从三极管的输入回路看，基极和发射极之间相当于两个PN结〔发射结和集电结)并联，如图(b)所示。所以，当

，当

=0时，从三极管的输入回路看，基极和发射极之间相当于两个PN结〔发射结和集电结)

当＞0时，这个电压的极性将有利于将发射区扩散到基区的电子收集到集电极。如果＞

当

＞0时，这个电压的极性将有利于将发射区扩散到基区的电子收集到集电极。如果

＞

，则三极管的发射结正向偏置，集电结反向偏置，三极管处于放大状态。此时发射区发射的

极，即使

再增大， 也不会减小很多。因此，

大于某一数值以后，不同

的各条输

入特性十分密集，几乎重叠在—起，所以，常常用

大丁1V时的一条输入特性(例如

＝

当继续增大时，严格地说，输入特性应继续右移。但是，当大于某一数值(例如1V)

当

继续增大时，严格地说，输入特性应继续右移。但是，当

大于某一数值(例如1V)

电子只有一小部分在基区与空穴复合，成为

，大部分将集电极收集，成为 。所以，与

=0

时相比，在同样的

之下，基极电流 将大大减小，结果输入特性将右移，见图1.3.8中右

以后，在一定的

之下，集电极的反向偏置电压已足以将注入基区的电子基本上都收集到集电

2V)来代表更高的情况。在实际的放大电路中，三极管的一般都大于零，因而大于

2V)来代表

更高的情况。

在实际的放大电路中，三极管的

一般都大于零，因而

大于1V时的输入特性更有实用意

三极管的输入特性

当 不变时，输出回路中的电流 与电压之间的关系曲线称为输出特性

当 不变时，输出回路中的电流 与电压

之间的关系曲线称为输出特性

在输出特性曲线上可以划分为三个区域：截止区、放大区和饱和区。下面分别进行介绍。

的变化最，比

的变化最

，比

放大 倍，即

三极管的输出特性

一般将的区域称为截止区

一般将

的区域称为截止区，在图中为 ＝0的一条曲线以下的部分此时发射结和集电结都

反偏，此时 也近似为零。由于管子的各极电流都基本上等于零，所以三极管处于截止状想，其实当=0

反偏，此时 也近似为零。由于管子的各极电流都基本上等于零，所以三极管处于截止状想，

其实当

=0时，集电极回路的电流并不真正为零，而是有一个较小的穿透电流

。一般硅三

极管的穿透电流较小，通常小于1 A，所以在输出