三极管基极放大电路工作原理（放大器工作原理之共基极放大电路）

我们知道两个P型和N型半导体结合后形成二极管，二极管上有个PN结（即P型和N型半导体接触的交界面），在PN结处会形成稳定的空间电荷区，也称为耗尽层。如果外加电场后，这个二极管半导体就可以工作了。

同理当我们把三个P或N型半导体结合在一起的时候，形成了三极管，如果有外加电场是否也可以工作了呢？那又如何加电场呢？

如图十五,此处举例NPN型,PNP型也是类似的结构（不管是PNP还是NPN，中间极是比较小的，这个是为了电荷更好地做扩散运动运动，如果中间极也是相同的大小，那么需要外加电场的能量就会大许多，同时材料消耗也相应增加，从实际应用角度来考虑，这种设计比较优化）

从上一章节，我们知道，二极管之间是有PN结耗尽层的，在无外力作用下，二极管性能很稳定。当我们加入电场后，自由电子突破耗尽层开始扩散运动。我们将“耗尽层”比喻为阀门，我们将阀门打开，水就通过阀门，产生流动即水流，二极管也是如此。

那么我们看一下三极管的“水流”方向，我们先以正负电压对应正负极的方式加电压

如图十六（c），V1和V2就相当于阀门，我们将阀门打开，“水流”的方向（电荷移动方向）如图中箭头（橘色，蓝色）所示，除了AB段间会有水流增大的，其他部分都没有增大的趋势。

即外加电场后，电荷移动方向如图所示（电流方向相反），如果N型半导体（N_1和N_2）掺杂浓度相同(且V1=V2)，那么，两个环路的自由运动的电荷基本上是相差无几的，这样电路就没有太多放大效果了。

如果靠提升V2或V1来实现让大量的自由运动的电荷在其中一个环路里面运动，实现放大效果，也是可以的，但是有个问题，基于目前的能量守恒定律，加上损耗，放大效率很低，得不偿失，就好像你花了1万块购买了一个三无劣质产品一样。

在后继验证中，即使改变了掺杂浓度和电压大小，这种接法也不是最佳的。

现在我们将电场方向做一下变更（如图十七(a)），看一下效果

在外加电场的作用下，耗尽层阀门(N_1和P的阀门及N_2和P的阀门)打开，电荷移动方向如下图，N_1中的电荷是向P半导体和N_2半导体方向运动。因P区空穴较少，而N_1的自由移动电荷很多，当外加V1和V2电压的时候，N_1的一小部分自由移动电荷向P区空穴移动填补，还有大量的自由移动电荷受到V2电场的影响，同时向N_2区移动。因为此时V2电压较大，库仑力影响也较大，其自由移动的电荷扩散运动较快，短时间产生大量空穴（ 相较P区的空穴）。

比方说：在V1环路中，P型半导体有6个空穴，当N_1半导体中过来6个自由电子后，先填充这个空穴，与此同时V2环路，因V2电压大，电场作用力也大，相应的自由移动的电荷扩散运动速度也快，那么同时就会产生大量的空穴，V1环路的大量至少是6的100倍以上（这个根据N_1的掺杂浓度来定）的自由移动电荷（暂定为60个），在P型半导体的空穴被占了后，就快速的向N_2半导体的空穴位置做扩散运动，并参与了V2环路电荷运动，在V2环路上形成的电流，最终和N_1-P产生的电流合并，如图十七（b）。

浅蓝色的线（实线和虚线）是电子从N_1流向P半导体，然后回流的路线,电流为I_P

橙色的线是（细线和带箭头的线）电子从N_1流向N_2半导体，然后回流的路线,电流为I_V2。

红色的线（虚线和带箭头的粗线）是上面两种电子的综合流向，电流为I_V1

那么对应的电流应该是I_V1=I_V2 I_P

根据电荷和电流的关系式I=Q/T，I_V1=606/t, I_V2=600/t, I_P=6/t

I_V1≈I_V2,如果，信号源从V1进入，从V2输出如图十八，这种电路是近乎是没有电流放大作用的。

但是它有电压放大作用。原因如下：

①N_1半导体，掺杂了很多的自由电子，电荷运动相对容易，电阻就相对小了很多（设为R1）。

②N_2半导体，掺杂了较少的自由电子，电荷运动相对较难，电阻就相对大了很多（设为R2）。

③通常R1<<R2

输入总电压V_IN=R1*I_V1，输出总电压V_out=R2*I_V2。

因为I_V1≈I_V2，R1<<R2，所以V_OUT>>V_IN

这个电路是有电压放大效果的，这种接法的电路，我们叫共基级放大电路。

通过上面分析，我们对这种接法的放大电路总结一下：

①输入电阻小

②输出电阻大

③没有电流放大效果

④有电压放大效果

电路图如图十九

此种接法又叫“共基极放大电路”，来源于三个引脚的定义

发射极：大量电荷从这里扩散到其他地方，电荷发出的地方

基 极：需要它导通，整个电路才能通电，属于基本盘

集电极：从发射极发出的电荷聚集在一起

我们知道二极管的导通压降很小，在实际应用中，为了达到我们所需的电流/电压特性

会在输入回路上会加一个电阻R_e进行分压。在输出回路根据实际需求添加电阻R_c做分流作用。

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