三極管放大原理是什么？解讀三極管輸出特性曲線

今天，小編將在這篇文章中為大家?guī)?lái)三極管的有關(guān)報(bào)道，通過(guò)閱讀這篇文章，大家可以對(duì)三極管具備清晰的認(rèn)識(shí)，主要內(nèi)容如下。

一、三極管放大原理

1、發(fā)射區(qū)向基區(qū)發(fā)射電子

電源Ub經(jīng)過(guò)電阻Rb加在發(fā)射結(jié)上，發(fā)射結(jié)正偏，發(fā)射區(qū)的多數(shù)載流子（自由電子）不斷地越過(guò)發(fā)射結(jié)進(jìn)入基區(qū)，形成發(fā)射極電流Ie。同時(shí)基區(qū)多數(shù)載流子也向發(fā)射區(qū)擴(kuò)散，但由于多數(shù)載流子濃度遠(yuǎn)低于發(fā)射區(qū)載流子濃度，可以不考慮這個(gè)電流，因此可以認(rèn)為發(fā)射結(jié)主要是電子流。

2、基區(qū)中電子的擴(kuò)散與復(fù)合

電子進(jìn)入基區(qū)后，先在靠近發(fā)射結(jié)的附近密集，漸漸形成電子濃度差，在濃度差的作用下，促使電子流在基區(qū)中向集電結(jié)擴(kuò)散，被集電結(jié)電場(chǎng)拉入集電區(qū)形成集電極電流Ic。也有很小一部分電子（因?yàn)榛鶇^(qū)很薄）與基區(qū)的空穴復(fù)合，擴(kuò)散的電子流與復(fù)合電子流之比例決定了三極管的放大能力。

3、集電區(qū)收集電子

由于集電結(jié)外加反向電壓很大，這個(gè)反向電壓產(chǎn)生的電場(chǎng)力將阻止集電區(qū)電子向基區(qū)擴(kuò)散，同時(shí)將擴(kuò)散到集電結(jié)附近的電子拉入集電區(qū)從而形成集電極主電流Icn。另外集電區(qū)的少數(shù)載流子（空穴）也會(huì)產(chǎn)生漂移運(yùn)動(dòng)，流向基區(qū)形成反向飽和電流，用Icbo來(lái)表示，其數(shù)值很小，但對(duì)溫度卻異常敏感。

二、三極管輸出特性曲線解讀

為便于描述，畫(huà)出三極管放大電路示意圖如圖1所示：

圖1 三極管放大電路示意圖

從示意圖可以得到，相關(guān)物理量滿足公式：Ic=(Vcc-Vce)/Rc?；诖斯剑梢缘玫揭韵陆Y(jié)論：當(dāng)Vcc與Rc不變時(shí)，集電極電流越大，集電極與發(fā)射極之間的壓降越小。

另貼出三極管輸出特性曲線如圖2所示：

圖2 三極管輸出特性曲線

根據(jù)三級(jí)管的特性，在截止區(qū)，發(fā)射結(jié)反偏，基極電流Ib=0，因此集電極電流Ic=0。在放大區(qū)，Ic=βIb，因此，其輸出特性曲線為一條直線。關(guān)鍵在于飽和區(qū)，根據(jù)前述公式Ic=(Vcc-Vce)/Rc，當(dāng)Vce逐漸變小，Ic應(yīng)該變大，輸出特性曲線隨著Vce的變小應(yīng)該向上拐，公式與輸出特性曲線的描述出現(xiàn)了矛盾。

當(dāng)然，這種矛盾僅僅是分析方法上的錯(cuò)誤，根據(jù)公式Ic=(Vcc-Vce)/Rc，得到當(dāng)Vce逐漸變小，Ic應(yīng)該變大的結(jié)論時(shí)是基于Vcc與Rc不變時(shí)，那么究竟什么會(huì)影響Vce的值呢？一是外電源Vcc，另外一個(gè)是基極電流Ib。

三極管輸出特性曲線可表述為：Ic=F（Vce）|Ib=常數(shù)，即在基極電流一定時(shí)，集電極電流與Vce之間的關(guān)系。*所以任取一條輸出特性曲線，基極電流Ib是一定的，Vce的減小是由外電源Vcc的變化所引起的。*再回到公式Ic=(Vcc-Vce)/Rc，可以發(fā)現(xiàn)，得到當(dāng)Vce逐漸變小，Ic應(yīng)該變大的結(jié)論的前提是不存在的，因此得到了錯(cuò)誤的結(jié)果。

在實(shí)際的應(yīng)用場(chǎng)景中，外電源不變時(shí)，三極管處于飽和區(qū)的集電極電流的確要比在放大區(qū)是大，這點(diǎn)在輸出特性曲線上如何表示呢？答案是：三極管的工作狀態(tài)會(huì)隨著負(fù)載線移動(dòng)。

圖3 Ib變化時(shí)，Ic與Vce將沿負(fù)載線移動(dòng)

三級(jí)管是一個(gè)流控流型器件，當(dāng)基極電流和外部電源不變時(shí)，三極管的各項(xiàng)參數(shù)應(yīng)該不便（不考慮溫度、阻值變化等）。當(dāng)基極電流變化時(shí)，可以看到集電極電流也在逐漸變大，并且在飽和區(qū)的集電極電流是大于其在放大區(qū)的集電極電流值的（雖然此時(shí)放大倍數(shù)β是變小的），與公式Ic=(Vcc-Vce)/Rc表述相符。

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