一组动图让你搞懂三极管的电流放大作用
三极管饱和区、放大区和截止区的理解方法图解
三极管饱和区、放大区和截止区的理解方法图解三极管的三种状态三极管的三种状态也叫三个工作区域，即：截止区、放大区和饱和区。
（1）、截止区：三极管工作在截止状态，当发射结电压Ube小于0.6—0.7V的导通电压，发射结没有导通集电结处于反向偏置，没有放大作用。
（2）、放大区：三极管的发射极加正向电压，集电极加反向电压导通后，Ib控制Ic，Ic与Ib近似于线性关系，在基极加上一个小信号电流，引起集电极大的信号电流输出。
（3）、饱和区：当三极管的集电结电流IC增大到一定程度时，再增大Ib，Ic也不会增大，超出了放大区，进入了饱和区。
饱和时，Ic最大，集电极和发射之间的内阻最小，电压Uce只有0.1V~0.3V，Uce《Ube，发射结和集电结均处于正向电压。
三极管没有放大作用，集电极和发射极相当于短路，常与截止配合于开关电路。
作为电子初学者来说，模拟电路非常重要,模拟电路的三极管的应用是重中之重,能正确理解三极管的放大区、饱和区、截止区是理解三极管的标志。
很多初学者都会认为三极管是两个 PN 结的简单凑合，如下图：这种想法是错误的，两个二极管的组合不能形成一个三极管，我们以 NPN 型三极管为例，如下图：两个PN 结共用了一个P 区（也称基区），基区做得极薄，只有几微米到几十微米，正是靠着它把两个PN 结有机地结合成一个不可分割的整体，它们之间存在着相互联系和相互影响，使三极管完全不同于两个单独的PN 结的特性。
三极管在外加电压的作用下，形成基极电流、集电极电流和发射极电流，成为电流放大器件。
三极管的电流放大作用与其物理结构有关，三极管内部进行的物理过程是十分复杂的，初学者暂时不必去深入探讨。
从应用的角度来讲，可以把三极管看作是一个电流分配器。
一个三极管制成后，它的三个电流之间的比例关系就大体上确定了，如下图所示：β 和α 称为三极管的电流分配系数，其中β 值大家比较熟悉，都管它叫电流放大系数。
三个电流中，有一个电流发生变化，另外两个电流也会随着按比例地变化。
三极管的电流放大作用
说明： 大黑点是蜂鸣 器，红色的是 发光二极管， 三个小黑点是 s8050三极管。 手触碰的是三 极管的基极 （输入信号）。
任务目标
1 能判断三极管电流放大作用的工作电压条件 2 能理解三极管的电流放大作用 3 能写出三极管三个电极电流的关系
1 三极管的工作电压
集电极 C
C
集电极 C
C
基极 b
N
P
P
b V 基极 b N
N
P
b V
发射极 e
e
NPN型三极管
发射极 e
e
PNP型三极管
什么是正向电压？什么是反向电压？
PN
电源正极接P 区，负极接 N区－正向 电压
电源正极接N 区，负极接P 区－反向电压
C
C
b
b
V
V
e
e
三极管实现电流放大作用，必须满足一定的外部 条件，这个外部条件是什么呢？
序号
项目
1
IB（mA） 0
2
3
4
5
6
0.01 0.02 0.03 0.04 0.05
Ic（mA） 0.01 0.56 1.14 1.74 2.33 2.91
IE（mA） 0.01 0.57 1.16 1.77 2.37 2.96
三极管三个电极电流关系
电流关系
集电极与基极电流关系
IC=βIB
三个电极电流之间的关系 IE=IB+IC=（1+β）IB
说明
集电极电流为基极电流的倍， 一般为几十或几百，只要用 很少的基极电流，就可以控 制较大的集电极电流
三个电流中，IE最大，IC其次， IB最小，IE和IE相差不在它们
三极管多级放大电路动态参数详解
三极管多级放大电路动态参数详解许峰川，邹丽新，吕清松（苏州大学文正学院，江苏苏州215104）一、引言单个三极管可以构成共射极、共基极、共集电极放大电路，不同组态的放大电路具有各自的优点和用途。
当单管放大电路的主要技术指标———如：电压增益、输入电阻、输出电阻、带宽和输出功率等———无法满足实际应用需要时，往往通过合适的方式将它们组合起来，构成多级放大电路，以充分利用各组态的优点，获得更好的电路性能。
该内容，也是“模拟电路”课程中三极管章节的教学重点和难点之一。
目前的教材主要以共射—共基放大电路为例，如图1所示，介绍多级放大电路动态参数的求解。
在对所给共射—共基放大电路进行工作原理分析和动态参数定量计算时，首先需要准确地画出其对应的小信号等效电路图。
在阐述该部分内容时，康华光教授主编的《电子技术基础———模拟部分（第六版）》第202页和童诗白、华成英教授主编的《模拟电子技术基础（第五版）》第105页都只给出了共射—共基放大电路的交流通路，如图2所示，并没有给出放大电路的小信号等效电路图。
因此，大部分学生难以理解相关动态参数的分析求解过程以及多级放大电路和单管放大电路动态参数求解过程的区别，尤其难以理解为什么要先求后一级放大电路的输入电阻。
本文明晰了放大电路相关动态参数的定义，给出了方便学生理解和记忆的画小信号等效电路图具体步骤，详细分析了共射—共基放大电路动态参数的求解过程。
由于静态参数的求解过程与基极分压式射极偏置电路类似，文中不再赘述。
二、动态参数求解在对三极管构成的放大电路动态参数求解之前，首先应画出其对应的小信号等效电路。
而在画小信号等效电路图前，应先判断三极管的工作组态，具体的判断方法是：看输入信号加在哪个电极，输出信号从哪个电极取出，剩下的电极便是共同电极。
如图1所示，对于直接耦合的多级放大电路而言，两级之间的连接点A，既是前一级信号的输出点，又是后一级信号的输入点。
因此，三极管T 1的工作组态为共射极，三极管T 2的工作组态为共基极。
三极管的电流放大原理
三极管的电流放大原理晶体三极管（以下简称三极管）按材料分有两种：锗管和硅管。
而每一种又有NPN和PNP两种结构形式，但使用最多的是硅NPN和PNP两种三极管，两者除了电源极性不同外，其工作原理都是相同的，下面仅介绍NPN硅管的电流放大原理。
图1、晶体三极管（NPN）的结构图一是NPN管的结构图，它是由2块N型半导体中间夹着一块P型半导体所组成，从图可见发射区与基区之间形成的PN结称为发射结,而集电区与基区形成的PN结称为集电结,三条引线分别称为发射极e、基极b和集电极。
当b点电位高于e点电位零点几伏时，发射结处于正偏状态，而C点电位高于b点电位几伏时，集电结处于反偏状态，集电极电源Ec要高于基极电源Ebo。
在制造三极管时，有意识地使发射区的多数载流子浓度大于基区的，同时基区做得很薄，而且，要严格控制杂质含量，这样，一旦接通电源后，由于发射结正确，发射区的多数载流子（电子）极基区的多数载流子（控穴）很容易地截越过发射结构互相向反方各扩散，但因前者的浓度基大于后者，所以通过发射结的电流基本上是电子流，这股电子流称为发射极电流Ie。
由于基区很薄,加上集电结的反偏，注入基区的电子大部分越过集电结进入集电区而形成集电集电流IC，只剩下很少（1-10%）的电子在基区的空穴进行复合，被复合掉的基区空穴由基极电源Eb重新补纪念给，从而形成了基极电流Ibo根据电流连续性原理得：Ie=Ib+IC这就是说，在基极补充一个很小的Ib，就可以在集电极上得到一个较大的IC，这就是所谓电流放大作用，Ic与Ib是维持一定的比例关系，即：β1=IC/Ib式中：β--称为直流放大倍数，集电极电流的变化量△IC与基极电流的变化量△Ib之比为：β= △IC/△Ib式中β--称为交流电流放大倍数，由于低频时β1和β的数值相差不大，所以有时为了方便起见，对两者不作严格区分，β值约为几十至一百多。
三极管是一种电流放大器件，但在实际使用中常常利用三极管的电流放大作用，通过电阻转变为电压放大作用。
三极管的电流分配与放大作用
三极管的电流分配与放大作用三极管具有放大作用，必需做到以下几点：
1.结构上：
√放射区掺杂浓度高于集电区；
―使用时，放射极和集电极不能互换。
√基区较薄（只有几微米），掺入杂质浓度低。
√集电结的面积应很大。
2.电路中：√保证放射结加正向电压，集电结加反向电压。
为了说明三极管的电流安排与放大作用，我们先看下面的试验，试验电路如图所示。
电源UCC和UBB为满意“放射结加正向电压，集电结加反向电压”这两个外部放大条件而设置的。
试验时，我们转变电阻RB的大小，基极电流IB、集电极电流IC 以及放射极电流IE都会发生变换，详细数据见下表：
表1 试验数据
IB/mA 0
0.02
0.04
0.06
0.08
IC/mA
0.001
1.00
2.50
4.00
5.50
IE/mA
0.001
1.02
2.54
4.06
5.58
从表中数据我们可以得到这样几个结论：
① IE = IB + IC 满意基尔霍夫电流定律，可以把三极管看成一个广义结点。
② IB对IC具有掌握作用
由于IC是随IB的变化而变化的，而且两者之间在肯定范围内保持肯定的比例关系，体现了三极管对电流的掌握作用。
定义电流放大倍数：；
——直流电流放大系数（或倍数）；β——沟通电流放大系数。
一般在工程估算中，可以认为，两个可以混用。
电流放大系数反映了三极管的电流放大力量，或者说是IB对IC 的掌握力量。
IE = IB + IC =（1+β）IB。
三极管及其电流放大作用
三极管及其电流放大作用三极管是一种电子器件，用于放大和控制电流。
它由三个区别于彼此的半导体材料构成，通常是个p型基激活层(基极)夹杂在两个n型的区域之间。
这些区域有一个集电极和一个发射极，中间还有一个注入电荷的控制区域(基极)。
三极管有两种常见的工作模式：放大模式和开关模式。
在放大模式下，三极管作为一个电流放大器。
当向基极施加一个小的输入电流信号时，三极管会放大这个信号，并将其传输到集电极。
通过调整基极电流，可以控制放大倍数。
放大器的放大倍数是输出电流与输入电流之比。
这使得三极管在很多电子设备中得到广泛应用，如音频放大器和射频放大器。
三极管还能用于开关电路中。
当在基极注入足够的电流时，三极管会变为导通状态，集电极和发射极之间的电流会流动。
这使得三极管可以用来控制其他电路的开关操作。
在这种模式下，三极管的主要目的是放大电流，而不是放大电压。
三极管的电流放大作用可以通过以下步骤来解释。
首先，当在基极施加一个输入信号时，这个信号会改变基极到发射极之间的电压。
当基极电压增加时，主极到发射极之间形成了一个正向偏置。
这导致电位垒减小，电子从发射极流向基极。
接下来，这些电子会通过基区的注入进入集电极。
由于发射极与集电极之间的电压差，电子流向集电极。
当电子流向集电极时，它们与集电极的结合在增加。
这导致集电电流的增加，同时也增加了三极管的输出电流。
通过适当选择三极管的工作点，我们可以控制输出电流的增益。
当三极管处于放大模式时，输出电流对输入电流的放大倍数可达到几百倍甚至几千倍。
这使得三极管成为电子设备中不可或缺的组件之一，特别是在需要放大电流的应用中。
在实际应用中，三极管的类型和参数会根据具体的需求进行选择。
例如，有些三极管适用于低噪声放大器，而另一些适用于高频电路。
此外，三极管的工作条件也需要特别注意，以确保其正常工作。
过高的工作温度和电压可能会导致三极管的过热和烧毁。
总之，三极管通过放大输入电流来实现电流放大作用。
三极管的电流分配关系原理和电流放大作用
三极管的电流分配关系原理和电流放大作
用
将PNP型晶体三极管接成如下图所示的电路。
此电路有两个回路：途中回路1为基极回路；图中回路2为集电极回路。
由于两个回路中都含有放射极，故称此电路为共放射极接法的电路。
转变电路中集电极Rb的数值而使基极电流Ib发生变化，便可相应的测出集电极电流Ic及放射极电流Ie的大小。
下表为从三个电流表中读出的8组Ib、Ic、Ie的数值。
从表中八组数值中，我们发觉：Ie=Ic+Ib。
即放射极电流等于集电极上的电流与基极电流之和，这就是三极管中的三个电极上的电流安排关系。
从表中还可以看到，当基极电流Ib从0.02mA变化到0.04mA时（变化量△Ib=0.04-0.02=0.02mA）,集电极电流也相应的从0.98mA变化到1.96mA，（变化量△Ic=1.96-0.98=0.98mA），这说明基极电流Ib的微小变化，能引起集电极电流Ic的较大变化，即三极管基极电流对集电极电流有放大作用。
通常将集电极电流的变化量△Ic与基极电流的变化量△Ib之比，称为共射极电流放大系数，或称为电流放大倍数，用符号β或hFE表示。
（hFE称为共放射极静态电流放大倍数，不同型号的三极管hFE可从手册中查出。
）
从上表中可算出该三极管的电流放大倍数β为：
β=△Ic/△Ib=0.98/0.02=49
电流放大倍数是晶体三极管的主要参数，三极管的β值一般在10～200之间，有些三极管用顶部颜色点来表示β的分档值：黄色：电流放大倍数为25～50；绿色：50～65，紫色：65～85；白色：85～110；棕色：110～140；黑色：140～180。
硬件基础——晶体三级管电流放大
硬件基础——晶体三级管电流放大
1. 晶体三极管结构
晶体三极管又称双极型晶体管(Bipolar Junction Transistor)，根据工艺结构可分为NPN和PNP，这里以NPN型硅材料晶体管为例说明其结构。
如下图所示，位于中间的P区称为基区(很薄，杂质浓度低)，位于上层的N区是发射区(杂质浓度高)，位于下层的N区是集电区(面积很大)。
2. 晶体管电流放大电路
由于输入电压信号和输出电压信号共用了晶体管的发射极，所以称为共射极放大电路。
使晶体管工作在放大状态的外部条件是：发射结正偏且集电结反偏。
3. 晶体管内部载流子运动
•发射结加正向电压，扩散运动形成发射极电流IE。
由于基区的杂质浓度低，所以基区扩散到发射区的电流非常小，可忽略不计。
•扩散到基区的自由电子与空穴复合运动形成基极电流IB。
由于基区很薄，杂质浓度低，且集电结加了反向电压，所以只有少数电子和空穴复合。
•集电结加反向电压，漂移运动形成集电极电流IC。
集电结面积较大，利于形成漂移电流。
同时，集电区和基区的本身的少子也参与漂移运动，但数量很小，可忽略不计。
4. 晶体管电流放大系数
β ＝输出交流电流 / 输入交流电流，约等于直流电流放大系数，一般混淆使用。
IC ≈ β×IB
IE ≈ (1+β)×IB
晶体三极管是流控流器件，而MOSFET是压控流器件。
5. 应用电路设计
这里以2N5551(NPN)设计一款简单的有源蜂鸣器驱动放大电路。
由于普通IC的IO驱动能力有限(一般只有几毫安)，所以需要使用三极管放大，驱动电路如下图：。
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当发射结正偏时， 电荷分布会发生变化， 发射结宽度会变窄； 相当于给电子打开了一扇e到 b的大门。 集电结反偏时， 电荷分布会也发生变化， 集电结宽度会变宽。 相当于打开了阻碍电子从c 级跑出去的大门， 如下方动画所示：
根据iC=�iB, 画出iC 的图像， 纵坐标从 µA变成了 mA;
一组动图让你搞懂三极管的电流放大作用
三极管的电流放大作用应该算是模拟电路里面的一个难点内容， 用这几个动画简单的解释 下为什么小电流lb能控制大电流le的大小， 以及放大电路的原理。 这里的三极管也叫双极型晶体管，模电的放大电路和数电的简单逻辑电路里面都会用到。 有集电极c、 基极b、 发射极e、 以及两个PN结： 集电结和发射结。 集电极面积比较大， 基 极厚度薄而且载流子浓度比较低。 下图是个NPN型的三极管：
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最后说说这些动画的不足之处吧： 1、 喇叭口 —样的三极管并不是我的独创，这个链接也有，但水箱的比喻容易让人产生 一种误解，认为IC最大，其实IE才是最大的电流。 2、 动画里完全忽略了电子的热运动速度，那个速度远大于电压作用下电子的漂移速 度。 3、 在张骥博主的建议下买了本郝跃的微电子概论，才意识到我的动画里并没有体现出 能级、 能带费米分布等内容。
而输出端有UCE=UCC-ICRC, 当 ucc 、 RC不变时， UCE与IC反相。
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