双极型三极管的电流放大机制

三极管的特性不同于二极管，三极管在电子线路中的基本功能是电流放大。

1.三极管电流放大的结构特点

若要让三极管起电流放大作用，把两个PN结简单地背靠背连在一起是不行的。因此，首先应在结构上考虑满足电流放大的条件。

如果在制造三极管时，有意识地使管子内部发射区 （e区）具有较小的面积和较高的掺杂浓度；让基区（b区）掺杂质浓度较低且很薄，约为几微米至几十微米；把集电区面积做得最大，掺杂质浓度低于发射区和基区，使得发射区和基区之间的PN结 （发射结）的结面积较小，集电区和基区之间的PN结 （集电结）较大。这样的结构特点是保证三极管实现电流放大的关键所在和内部条件。

显然，由于各区内部结构上的差异，双极型三极管的发射极和集电极在使用中不能互换。

2.三极管电流放大的外部条件

三极管的发射区面积小且高掺杂，作用是发射足够的载流子；集电区掺杂浓度最低且面积大，作用是顺利收集扩散到集电区边缘的载流子；基区制造得很薄且掺杂浓度较低，作用是传输和控制发射到基区的载流子。但三极管能否真正在电路中起电流放大作用，还必须遵循发射结正偏、集电结反偏的外部条件。

（1）发射结正偏。发射结正向偏置时，发射区和基区的多数载流子很容易地越过发射结互相向对方扩散，但因发射区载流子浓度大于基区的载流子浓度，因此，通过发射结的扩散电流基本上是发射区向基区扩散的多数载流子，即发射区向基区扩散的多子构成发射极电流IE。

另外，由于基区的掺杂质浓度较低且很薄，从发射区注入基区的大量多数载流子只能有极少一部分与基区中的多子相复合，复合掉的载流子又会由基极电源不断地予以补充，这是形成基极电流IB的原因。

（2）集电结反偏。在基区被复合掉的载流子仅为发射区发射载流子中的极少数，剩余大部分发射载流子由于集电结反偏而无法停留在基区，绝大多数载流子继续向集电结边缘进行扩散。由于集电结的结面积较发射结大很多，因此，这些聚集到集电结边缘的载流子在反向结电场作用下，很容易被收集到集电区，从而形成集电极电流IC。(www.xing528.com)

以上三极管内部载流子运动与外部电流形成如图1.20所示。

根据自然界的能量守恒定律及电流的连续性原理，三极管的发射极电流IE、基极电流IB和集电极电流IC遵循KCL定律，即

三极管的集电极电流IC稍小于IE，但远大于IB，IC与IB的比值在一定范围内保持基本不变。特别是基极电流有微小的变化时，集电极电流将发生较大的变化。例如，IB由40μA增加到50μA时，IC将从3.2mA增大到4mA，即

图1.20　三极管内部载流子运动

式 （1.2）中的β值称为三极管的电流放大倍数。不同型号、不同用途的三极管，其β值相差较大，多数三极管的β值通常在几十至一百多的范围。

综上所述，在双极型三极管中，两种载流子同时参与导电，微小的基极电流IB可以控制较大的集电极电流IC，故而人们把双极型三极管称作电流控制器件（CCCS）。

由于双极型三极管分有NPN型和PNP型，所以在满足发射极正偏、集电极反偏的外部条件时，对于NPN型三极管，外部三个引出电极的电位必定为：VC＞VB＞VE；对于PNP型三极管，则三个外引电极的电位是：VE＞VB＞VC。