三極管的電流放大原理

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一、三極管的電流放大原理

晶體三極管（以下簡稱三極管）按材料分有兩種：鍺管和硅管。而每一種又有NPN和PNP兩種結構形式，但使用最多的是硅NPN和PNP兩種三極管，兩者除了電源極性不同外，其工作原理都是相同的，下面僅介紹NPN硅管的電流放大原理。
是NPN管的結構圖，它是由2塊N型半導體中間夾著一塊P型半導體所組成，從圖可見發射區與基區之間形成的PN結稱為發射結,而集電區與基區形成的PN結稱為集電結,三條引線分別稱為發射極e、基極b和集電極。

當b點電位高于e點電位零點幾伏時，發射結處于正偏狀態，而C點電位高于b點電位幾伏時，集電結處于反偏狀態，集電極電源Ec要高于基極電源Ebo。

在制造三極管時，有意識地使發射區的多數載流子濃度大于基區的，同時基區做得很薄，而且，要嚴格控制雜質含量，這樣，一旦接通電源后，由于發射結正確，發射區的多數載流子（電子）極基區的多數載流子（控穴）很容易地截越過發射結構互相向反方各擴散，但因前者的濃度基大于后者，所以通過發射結的電流基本上是電子流，這股電子流稱為發射極電流Ie。

由于基區很薄,加上集電結的反偏，注入基區的電子大部分越過集電結進入集電區而形成集電集電流Ic，只剩下很少（1-10%）的電子在基區的空穴進行復合，被復合掉的基區空穴由基極電源Eb重新補紀念給，從而形成了基極電流Ibo根據電流連續性原理得：

Ie=Ib Ic

這就是說，在基極補充一個很小的Ib，就可以在集電極上得到一個較大的Ic，這就是所謂電流放大作用，Ic與Ib是維持一定的比例關系，即：

β1=Ic/Ib

式中：β--稱為直流放大倍數，

集電極電流的變化量△Ic與基極電流的變化量△Ib之比為：

β= △Ic/△Ib

式中β--稱為交流電流放大倍數，由于低頻時β1和β的數值相差不大，所以有時為了方便起見，對兩者不作嚴格區分，β值約為幾十至一百多。

三極管是一種電流放大器件，但在實際使用中常常利用三極管的電流放大作用，通過電阻轉變為電壓放大作用。

二、三極管的特性曲線

1、輸入特性

（b)是三極管的輸入特性曲線，它表示Ib隨Ube的變化關系，其特點是：1）當Uce在0-2伏范圍內，曲線位置和形狀與Uce 有關，但當Uce高于2伏后，曲線Uce基本無關通常輸入特性由兩條曲線（Ⅰ和Ⅱ）表示即可。

2）當Ube＜UbeR時，Ib≈O稱（0～UbeR)的區段為“死區”當Ube＞UbeR時，Ib隨Ube增加而增加，放大時，三極管工作在較直線的區段。

3）三極管輸入電阻，定義為:

rbe=(△Ube/△Ib)Q點，其估算公式為：

rbe=rb (β 1)(26毫伏/Ie毫伏）

rb為三極管的基區電阻，對低頻小功率管，rb約為300歐。

2、輸出特性

輸出特性表示Ic隨Uce的變化關系（以Ib為參數）從圖2（C）所示的輸出特性可見，它分為三個區域：截止區、放大區和飽和區。

截止區 當Ube＜0時，則Ib≈0，發射區沒有電子注入基區，但由于分子的熱運動，集電集仍有小量電流通過，即Ic=Iceo稱為穿透電流，常溫時Iceo約為幾微安，鍺管約為幾十微安至幾百微安，它與集電極反向電流Icbo的關系是：

Icbo=(1 β)Icbo

常溫時硅管的Icbo小于1微安，鍺管的Icbo約為10微安，對于鍺管，溫度每升高12℃，Icbo數值增加一倍，而對于硅管溫度每升高8℃，Icbo數值增大一倍，雖然硅管的Icbo隨溫度變化更劇烈，但由于鍺管的Icbo值本身比硅管大，所以鍺管仍然受溫度影響較嚴重的管，放大區，當晶體三極管發射結處于正偏而集電結于反偏工作時，Ic隨Ib近似作線性變化，放大區是三極管工作在放大狀態的區域。

飽和區 當發射結和集電結均處于正偏狀態時，Ic基本上不隨Ib而變化，失去了放大功能。根據三極管發射結和集電結偏置情況，可能判別其工作狀態。
三極管的輸入特性與輸出特性

截止區和飽和區是三極管工作在開關狀態的區域，三極管和導通時，工作點落在飽和區，三極管截止時，工作點落在截止區。

spy007868

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