三極管的電流放大作用應(yīng)該算是模擬電路里面的一個(gè)難點(diǎn)內(nèi)容，下面就用這幾個(gè)動(dòng)畫(huà)簡(jiǎn)單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。

這里的三極管也叫雙極型晶體管，在模電的放大電路和數(shù)電的簡(jiǎn)單邏輯電路里面都會(huì)用到。它有集電極c、基極b、發(fā)射極e、以及兩個(gè)PN結(jié)：集電結(jié)和發(fā)射結(jié)。集電極面積比較大，基極厚度薄而且載流子濃度比較低。圖1是個(gè)NPN型的三極管：

圖1：NPN型的三極管

當(dāng)發(fā)射結(jié)正偏時(shí)，電荷分布會(huì)發(fā)生變化，發(fā)射結(jié)寬度會(huì)變窄，相當(dāng)于給電子打開(kāi)了一扇e到b的大門(mén)。集電結(jié)反偏時(shí)，電荷分布會(huì)也發(fā)生變化，集電結(jié)寬度會(huì)變寬，相當(dāng)于打開(kāi)了阻礙電子從c級(jí)跑出去的大門(mén)，如圖2所示：

圖２：集電結(jié)反偏時(shí)電荷分布的變化

b級(jí)會(huì)接一個(gè)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(jié)，形成電流Ic，如圖3所示：

圖３：電流Ic的形成

如果基極電壓翻倍，電荷分布會(huì)繼續(xù)發(fā)生變化，發(fā)射結(jié)寬度會(huì)變得更窄，這扇大門(mén)變得更寬了，將會(huì)有更多的電子跑到b級(jí)。如圖4所示：

圖４：基極電壓翻倍時(shí)電荷分布的變化

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(huì)穿越集電結(jié)，讓Ic也翻倍。如圖5所示：

圖５：大電阻改變電子的流向

兩個(gè)直流電源是可以合并到一起的，再加上小信號(hào)ui和兩個(gè)電容，就得到了放大電路，如圖6a所示：

圖６a：兩個(gè)直流電源合并能得到放大電路

如果電阻大小合適，這個(gè)放大電路能夠?qū)⑿⌒盘?hào)ui放大成相位相反的大信號(hào)UCE，如下圖6b所示：

紅色為輸入端，ui的變化會(huì)影響UBE，把發(fā)射結(jié)看成一個(gè)小電阻，紅色的Q點(diǎn)就會(huì)沿黑線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，然后畫(huà)出iB的圖像

根據(jù)iC=βiB，畫(huà)出iC的圖像，縱坐標(biāo)從μA變成了mA

而輸出端有UCE=UCC-iCRC，當(dāng)UCC和RC不變時(shí)， UCE與iC反相

圖6b：6a的放大電路能夠?qū)⑿⌒盘?hào)ui放大成相位相反的大信號(hào)UCE

最后說(shuō)說(shuō)這些動(dòng)畫(huà)的不足之處吧：

1、喇叭口一樣的三極管并不是我的獨(dú)創(chuàng)，但有些人把它比喻成水箱，這就容易讓人產(chǎn)生一種誤解，認(rèn)為Ic最大，其實(shí)Ie才是最大的電流。 2、動(dòng)畫(huà)里完全忽略了電子的熱運(yùn)動(dòng)速度，那個(gè)速度遠(yuǎn)大于電壓作用下電子的漂移速度。

3、在張?bào)K博主的建議下買(mǎi)了郝躍的《微電子概論》，才意識(shí)到我的動(dòng)畫(huà)里并沒(méi)有體現(xiàn)出能級(jí)、能帶、費(fèi)米分布等內(nèi)容。