晶体管电流放大原理与实验

"晶体管电流放大的实验电路-二极管和三极管" 晶体管作为电子设备中的核心组件，主要用于实现电流放大。在本实验电路中，我们将关注二极管和三极管的基础知识，特别是关于电流分配和放大原理。 二极管是由一个P型半导体和一个N型半导体接触形成的PN结，它主要利用PN结的单向导电性工作。当施加正向电压时，二极管导通；反之，施加反向电压时，二极管截止。二极管的应用广泛，包括整流、稳压、钳位和开关等。 而三极管，全称为双极型晶体管，是基于两种类型的载流子（电子和空穴）进行工作的半导体器件。在共发射极接法中，发射极、基极和集电极分别代表E、B、C三个引脚。在这个配置中，发射极和集电极之间是PN结，基极则位于两者之间。三极管的电流放大作用体现在，通过调整基极的小电流IB，可以控制从发射极到集电极的大电流IC。 在实验电路中，三极管需要合适的直流偏置电压来确保工作在放大状态。这意味着发射结需正向偏置（即发射极相对于基极为正电压），使得电子可以容易地从发射极流向基极；同时，集电结需要反向偏置，这样电子会从基极流向集电极，而不是回流到发射极，从而实现电流放大。在正常工作状态下，发射极电流IE等于基极电流IB和集电极电流IC之和，即IE = IB + IC。 14.5.2 电流分配和放大原理： 三极管的电流放大系数β（或hfe）定义为集电极电流IC与基极电流IB的比值，即β = IC/IB。这个系数表示每增加一个基极电流单位，集电极电流将增加多少个单位。在实际应用中，这个比例可以是几十到几百不等，使得三极管能够实现小电流控制大电流的效果。 半导体的导电特性主要依赖于其内部的载流子——自由电子和空穴。在本征半导体中，如硅和锗，自由电子和空穴数量相等，导电能力相对较弱。但通过掺杂工艺，可以改变半导体的载流子类型和浓度，进而改变其导电特性。例如，掺杂硼可以创建P型半导体，增加空穴的数量；掺杂磷或砷则可创建N型半导体，增加自由电子的数量。 在电路分析时，我们通常会忽略器件参数的微小变化，采用简化的模型进行计算，只要最终结果能满足实际的技术指标即可。这种工程观点有助于我们更快速地理解和解决问题，而无需深入探究复杂的物理机制。 晶体管电流放大的实验电路涉及了二极管的单向导电性以及三极管的电流放大原理。通过对这些基本概念的理解和实践，我们可以更好地掌握如何设计和分析含有晶体管的电路。在实际应用中，了解半导体的导电特性和PN结的工作原理，以及如何设置正确的偏置电压，对于正确使用和设计晶体管电路至关重要。