三極管的電流放大作用
1、三極管內部PN結的結構
對模擬信號進行處理最基本的形式是放大。在生產實踐和科學實驗中,從傳感器獲得的模擬信號通常都很微弱,只有經過放大后才能進一步處理,或者使之具有足夠的能量來驅動執行機構,完成特定的工作。放大電路的核心器件是三極管,三極管的電流放大作用與三極管內部PN的特殊結構有關。
從圖5-1和5-2可見,三極管猶如兩個反向串聯的PN結,如果孤立地看待這兩個反向串聯的PN結,或將兩個普通二極管串聯起來組成三極管,是不可能具有電流的放大作用。具有電流放大作用的三極管,PN結內部結構的特殊性是:
(1)為了便于發射結發射電子,發射區半導體的摻雜溶度遠高于基區半導體的摻雜溶度,且發射結的面積較小。
(2)發射區和集電區雖為同一性質的摻雜半導體,但發射區的摻雜溶度要高于集電區的摻雜溶度,且集電結的面積要比發射結的面積大,便于收集電子。
(3)聯系發射結和集電結兩個PN結的基區非常薄,且摻雜溶度也很低。
上述的結構特點是三極管具有電流放大作用的內因。要使三極管具有電流的放大作用,除了三極管的內因外,還要有外部條件。三極管的發射極為正向偏置,集電結為反向偏置是三極管具有電流放大作用的外部條件。
放大器是一個有輸入和輸出端口的四端網絡,要將三極管的三個引腳接成四端網絡的電路,必須將三極管的一個腳當公共腳。取發射極當公共腳的放大器稱為共發射極放大器,基本共發射極放大器的電路如圖5-4所示。
圖5-4中的基極和發射極為輸入端,集電極和發射極為輸出端,發射極是該電路輸入和輸出的公共端,所以,該電路稱為共發射極電路。
圖5-4中的ui是要放大的輸入信號,uo是放大以后的輸出信號,VBB是基極電源,該電源的作用是使三極管的發射結處在正向偏置的狀態,VCC是集電極電源,該電源的作用是使三極管的集電結處在反向偏置的狀態,RC是集電極電阻。
2、共發射極電路三極管內部載流子的運動情況
共發射極電路三極管內部載流子運動情況的示意圖如圖5-5所示。圖5-5中載流子的運動規律可分為以下的幾個過程。
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