三極管為什么可以做電流放大？

沒(méi)有一個(gè)硬件工程師可以繞開(kāi)的就是三極管和MOS管了，這是當(dāng)前晶體管時(shí)代電子設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。

說(shuō)到晶體管，“三極管是流控的，MOS管是壓控的”這句話大概都可以脫口而出，但是說(shuō)到原理的話，都是似是而非，沒(méi)有一個(gè)可以清楚的說(shuō)明的。本文先就三極管為什么可以做電流放大來(lái)做一個(gè)詳細(xì)的說(shuō)明。

首先上神圖：

以npn三極管為例，上圖是比較形象的（需要注意區(qū)分圖里的電流方向和電子運(yùn)動(dòng)方向），也是很多人在講解的時(shí)候喜歡使用來(lái)說(shuō)明的，具體的說(shuō)明過(guò)程這里不再詳述，只列下結(jié)果：

（其中 是固定值，在20~200之間）

發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏（即BE正偏， 》 ，CB反偏， ）

那么同樣是二極管，憑什么發(fā)射結(jié)就這么優(yōu)秀呢，只分走了很小的一部分電流，而

分走了大部分電流，還有一個(gè)固定的倍數(shù)關(guān)系呢？

下面我們就要把三極管分出來(lái)兩部分分別講解了：

發(fā)射結(jié)正偏，即

克服了PN結(jié)中的勢(shì)壘電壓，使得電子可以在外加電壓

的作用下從發(fā)射極E運(yùn)動(dòng)到基極B，即圖中

，

是極少數(shù)的自由運(yùn)動(dòng)的電子導(dǎo)致的電流，可以認(rèn)為是漏電流，非常小，所以可以忽略。

集電結(jié)反偏，這個(gè)理解相對(duì)抽象一些，我們可以使用反向思維來(lái)考慮這個(gè)問(wèn)題，即若集電結(jié)正偏，會(huì)發(fā)生什么。當(dāng)集電結(jié)正偏的時(shí)候，電流是從基極流向集電極，即電子方向從集電極流向基極，與圖中所畫(huà)的正好相反，所以集電極應(yīng)該反偏，使電流按照?qǐng)D示流動(dòng)。

這樣分析下來(lái)有個(gè)問(wèn)題，就是沒(méi)法解釋為什么

會(huì)比

小那么多，這里就要說(shuō)一下三極管的結(jié)構(gòu)了，這也是很多小伙伴所忽略的一個(gè)地方。

如圖所示，三極管的結(jié)構(gòu)。器件并不是對(duì)稱(chēng)的?。?！三個(gè)區(qū)域的參雜濃度明顯不同，其中，發(fā)射極的參雜濃度高于集電極，基極的參雜濃度最低。此外，在幾何尺寸上，基極很薄，集電極的面積比發(fā)射極大，正是這種結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，構(gòu)成了三極管具有電流放的作用的物質(zhì)基礎(chǔ)。

由于發(fā)射極正偏，所以發(fā)射極的電子源源不斷地流入基極，而基極的空穴流入發(fā)射極，但是由于基極的參雜濃度很低，所以基極流入發(fā)射極的電流

非常小，而發(fā)射極流入基極的電流

非常大，如圖中對(duì)比明顯的兩個(gè)電流。此時(shí)基極的電子濃度增大很多，集電結(jié)反偏，，導(dǎo)致集電極的電子濃度很低，在這個(gè)濃度差使得電子從基極流向集電極，而基極中與發(fā)射極電子復(fù)合的空穴由基極電源提供，形成基極復(fù)合電流

，為基極電流

的主要成分。

而發(fā)射極運(yùn)動(dòng)到基極的電子在發(fā)射結(jié)反偏電壓的作用下，從基極流入集電極，形成了集電極的收集電流

，構(gòu)成了集電極電流的主要部分。

通過(guò)上述分析可以看出，三極管中的薄的基極將發(fā)射結(jié)和集電結(jié)反緊密地聯(lián)系在一起，可以把發(fā)射結(jié)的電流幾乎全部地傳輸?shù)椒雌募娊Y(jié)回路中去，這正是三極管實(shí)現(xiàn)放大作用的關(guān)鍵所在。

三極管的放大其實(shí)并不是真正的放大，只是

和

把

做了分流，而

由于自身缺陷，只能分走極小的一部分，其余絕大部分被

分走，而且柵極的結(jié)構(gòu)尺寸確定，那么電流比例就確定了，這就是放大倍數(shù)

，

固定只發(fā)生在三極管工作在放大區(qū)?。?！
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