三极管的放大作用

三极管的放大作用下面以NPN型三极管为例，来争论三极管的放大作用。图a所示的NPN三极管的构造，由于内部存在两个PN结，外表看来，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，将电源的极性两方面的条件来保证。浓度很高。NPN三极管的放射区为N型，〔其中的多子是电子〕，所以电子的浓度很高。其次，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。NPNP〔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放射结处于正向偏置状态，而集电结处于反向偏置状态。多子电子的浓度很高，于是放射区放射出大量的电子。这些电子越过放射结到达基区，形成电子电流。由于电子带负电，所以电子电流的方向与电子流淌的方向相反，见图1.3.5(a)和(b)。与是放射极电流。由于基区中空穴的浓度比放射区中电子的浓度低得多，因此与电子电流相比，空穴电流可以无视，可以认为，主要由放射区放射的电子电流所产生。图1.3.5三极管中载流子的运动和电流关系(a(b)各极电流关系复合和集中电子到达基区后，由于基区为P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 不断进展补充。但是，由于基区空穴的浓度比较低，而且基区很薄，所以，到达基区的电子与空穴复合的机会很少，因而基极电流 比放射极电流小得多。大多数电子在基区中连续集中，到达靠近集电结的一侧。一、输人特性当 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放射极之间相当于两个PN〔放射结和集电结)并联，如图(b)所示。所以，当b、e之间加上正向电压时，三极管的输入特性应为两个二极管并联后的正向伏安特性，见图中左边一条特性。=0当 ＞0时这个电压的极性将有利于将放射区集中到基区的电子收集到集电极。假设 ＞，则三极管的放射结正向偏置，集电结反向偏置，三极管处于放大状态。此时放射区放射的电子只有一小局部在基区与空穴复合，成为 大局部将集电极收集成为所以与 =0边一条特性。

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中右当 连续增大时，严格地说，输入特性应连续右移。但是，当 大于某一数值(例如1V)以后在肯定的 之下集电极的反向偏置电压已足以将注入基区的电子根本上都收集到集电极，即使

再增大，

也不会减小很多。因此， 大于某一数值以后，不同 的各条输入特性格外密集，几乎重叠在—起，所以，常常用 大丁1V时的一条输入特性(例如 2V)来代表 更高的状况。在实际的放大电路中，三极管的 一般都大于零，因而 大于1V时的输入特性更有有用意义。二、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。下面分别进展介绍。三极管的输出特性1.一般将反偏，此时

＝0的一条曲线以下的局部此时放射结和集电结都也近似为零。由于管子的各极电流都根本上等于零，所以三极管处于截止状想，没有放大作用。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 极管的穿透电流较小，通常小于1A，所以在输出持性曲线上无法表示出来。锗三极管的穿透电流较大，约为几十~几百微安。可以认为当放射结反向偏置时，放射区不再向基区注入电子，则三极管处于截止状态。所以，在截止区，三极管的放射结和集电结部处于反向偏置状态对于NPN三极管来说，此时 <0， 。2．放大区在放大区内，各条输出特性曲线比较平坦，近似为水平的直线，表示当 肯定时，的值根本上不随

而变化。而当基极电流有一个微小的变化量，比 放大倍，即

时，相应的集电极电流将产生较大这个表达式表达了三极管的电流放大作用。NPN三极管来说，<0。3.饱和区

图1.3.9标四周虚线以左的局部。在这个区域，不同也就是说，当

值的各条特性曲线几乎重叠在—起，格外密集。根本上不随基极电流而变化，这种现象称为饱和。在饱和区，三极管失去了放大作用，此时不能用放大区中的

来描述和

的关系。一般认为，当 = ，即和。三极管饱和时的管压降用

＝0时，三极管到达临界饱和状态。当 表示，一般小功率硅三极管的饱和管压降

时称为过饱＜0.4V。三极管工作在饱和区时，放射结和集电结都处于正向偏置状态。对与NPN三极管来说， >0，>0。依据。各种型号三极管的特性曲线可从半导体器件手册查得。如欲测试某个管子的特性曲线，除性曲线族。三极管的主要参数一、电流放大系数三极管的电流放大系数是表征管子放大作用大小的参数。综合前面的争论，有以下几个参数