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三極管導(dǎo)電機(jī)理是什么？三極管放大原理詳述

時(shí)間：2024-10-21 15:40:14

關(guān)鍵字：三極管導(dǎo)電機(jī)理半導(dǎo)體

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[導(dǎo)讀]在這篇文章中，小編將對(duì)三極管的相關(guān)內(nèi)容和情況加以介紹以幫助大家增進(jìn)對(duì)它的了解程度，和小編一起來閱讀以下內(nèi)容吧。

在這篇文章中，小編將對(duì)三極管的相關(guān)內(nèi)容和情況加以介紹以幫助大家增進(jìn)對(duì)它的了解程度，和小編一起來閱讀以下內(nèi)容吧。

一、三極管導(dǎo)電機(jī)理

要解釋三極管導(dǎo)電機(jī)理，必須弄明白其基本結(jié)構(gòu)和電子走向。如圖所示，NPN三極管的基極是一段很窄的P型半導(dǎo)體，兩端是由N型半導(dǎo)體組成的發(fā)射極和集電極。這兩個(gè)電極的名字也是相當(dāng)形象的，發(fā)射極發(fā)射電子，集電極收集電子。

基極和發(fā)射極之間施加的是正向偏置電壓，其目的是使發(fā)射極中的電子在電場(chǎng)的作用下漂移到基極。這些電子到達(dá)基極后，部分電子與空穴復(fù)合形成電流IB，因?yàn)榛鶚O窄，所以復(fù)合的只是很小一部分，IB也就很小。又因?yàn)榧姌O和基極之間施加的是反向偏置，所以達(dá)到基極的大部分電子會(huì)在這一電場(chǎng)作用下漂移到集電極形成IC。

在書中，IC和IB之間的關(guān)系是IC=βIB，現(xiàn)在假設(shè)β=99，就可以理解成發(fā)射極發(fā)射100個(gè)電子，有1個(gè)電子與空穴復(fù)合形成IB，有99個(gè)電子到達(dá)集電極形成IC，這個(gè)效果就像是IB被放大了99倍。因?yàn)樵趦蓚€(gè)過程中的電子漂移方向是一致的，所以從發(fā)射極流出的IE=IC+IB，因?yàn)镮B的電流很小，所以有IE=αIC（α≈1）。

綜上所述，如果把這個(gè)過程看作一個(gè)黑盒的話，就可以簡(jiǎn)單看成是發(fā)射極發(fā)射電子，集電極收集電子。

VCE=VCB+VBE，可以用VBE衡量發(fā)射電子的能力，用VCB衡量吸收電子的能力，具體表現(xiàn)如下圖所示。

在VCE相同的情況下，VBE大的三極管發(fā)射電子的能力更強(qiáng)，形成的電流更大；在VBE一定的情況下，電流會(huì)隨著VCE的增加（也就是吸收電子能力）而增加，但是當(dāng)VCE到達(dá)一定值后，電流出現(xiàn)飽和，其原因就是發(fā)射電子的能力是有限的，發(fā)射的電子幾乎全部在集電極被收集，電流無法繼續(xù)增大。

簡(jiǎn)單來說，VBE決定了電流的上限，VCE盡可能地發(fā)揮上限。

二、三極管放大原理詳述

關(guān)于三極管的原理，前人之述備矣，本文只強(qiáng)調(diào)一點(diǎn)：三極管是電流型放大器件，放大基極電流。

放大是對(duì)模擬信號(hào)最基本的處理，在實(shí)驗(yàn)和生產(chǎn)過程中，從傳感器獲得的電信號(hào)都很微弱，只有經(jīng)過放大后才能作進(jìn)一步的處理，或者使之具有足夠的能量來推動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。三極管是放大電路的核心元件，它能夠控制能量的轉(zhuǎn)換，將輸入的微小信號(hào)變化進(jìn)行放大輸出。

三極管的工作過程中有三種狀態(tài)，截止、放大和飽和。當(dāng)三極管處于截止和飽和狀態(tài)下，三極管當(dāng)作開關(guān)器件使用，當(dāng)三極管處于放大狀態(tài)下可以對(duì)波形進(jìn)行放大。此時(shí)可以用水管來類比三極管的電流放大原理。

左邊的細(xì)管子里藍(lán)色的小水流沖動(dòng)杠桿使大水管的閥門開大，就可以允許較大紅色的水流流過這個(gè)閥門。當(dāng)藍(lán)色的水流越大，也就使大管中紅色的水流更大。三極管的原理也和這個(gè)一樣，放大倍數(shù)為100時(shí)，當(dāng)基極電流Ib為x時(shí)，那么集電極電流Ic就是100x。這個(gè)100被稱為β，以下是動(dòng)圖演示。