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5張動圖,搞懂三極管

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     三極管的電流放大作用應該算是模擬電路里面的一個難點內容,我想用這幾個動畫簡單的解釋下為什么小電流Ib能控制大電流Ic的大小,以及放大電路的原理。
        我這里的三極管也叫雙極型晶體管,模電的放大電路和數電的簡單邏輯電路里面都會用到。有集電極c、基極b、發射極e、以及兩個PN結:集電結和發射結。集電極面積比較大,基極厚度薄而且載流子濃度比較低。下圖是個NPN型的三極管:
        

        當發射結正偏時,電荷分布會發生變化,發射結寬度會變窄;相當于給電子打開了一扇e到b的大門
        集電結反偏時,電荷分布會也發生變化,集電結寬度會變寬。相當于打開了阻礙電子從c級跑出去的大門,如下方動畫所示:
        

        b級會接一個大電阻RB限制電流Ib的大小,跑到b極的那些多余的電子就只好穿越集電結,形成電流Ic,如下方動畫所示:
        

        如果基極電壓翻倍,電荷分布會繼續發生變化,發射結寬度會變得更窄,這扇大門變得更寬了,將會有更多的電子跑到b級。如下方動畫所示:
        

        由于RB是大電阻,Ib就算翻倍了也還是很小,所以更多的電子會穿越集電結,讓Ic也翻倍。如下方動畫所示:
        

        兩個直流電源是可以合并到一起的,再加上小信號ui和兩個電容,就得到了放大電路,如下圖所示:
        

        如果電阻大小合適,這個放大電路能夠將小信號ui放大成相位相反的大信號uCE,如下方動畫所示:
        紅色為輸入端,ui的變化會影響UBE,把發射結看成一個小電阻,紅色的Q點就會沿黑線運動,然后畫出iB的圖像;
        根據iC=βiB,畫出iC的圖像,縱坐標從μA變成了mA;
        而輸出端有UCE=UCC-ICRC,當UCC、RC不變時,UCE與IC反相。
        

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GMT+8, 2020-4-30 09:49

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