三极管为什么能放大？

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三极管中有两种带有不同极性电荷的载流子参与导电，也称为双极型晶体管（BJT）。它之所以具有放大作用，在于其内部的结构和载流子的运动，下面我将具体分析介绍。

一、三极管的结构及类型 

根据不同的掺杂方式在同一个硅片上制造出三个掺杂区域，并形成两个PN结，就构成晶体管。思考一下，如果按照下图（b）三种材料呈对称结构分布，那么其性质也应该是对称的，但实际上三个区域的掺杂并不是对称的。对于NPN型三极管的三个区域具有以下特点： 

发射区（emission）：发射载流子的区域，掺杂浓度高；

集电区（collection）：收集载流子的区域，区域大，参杂浓度低（收集需要大空间来存放载流子）；

基区（base）：控制区域，如图（a）,基区P通常只有几微米宽度，而整个硅片宽约几百微米。

对于图(c)，NPN型和PNP型的区别在于箭头的方向，我们只需要记住箭头是由P指向N的。

二、三极管的电流放大作用

1、基本共射放大电路

图所示为基本放大电路，为输入电压信号，接入基极-发射极(b-e)回路，称为输入回路;放大后的信号在集电极-发射极(c-e)回路，称为输出回路。由于发射极是两个回路的公共端，故称该电路为共射放大电路。使晶体管工作在放大状态的外部条件是发射结正向偏置且集电结反向偏置。

正向偏置：正向导通；

反向偏置：反向导通，N级电压高于P极电压。

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因而在输入回路需加基极电源;在输出回路需加集电极电源;和的极性应如图所示，且应大于。晶体管的放大作用表现为小的基极电流可以控制大的集电极电流，与成比例，把进行放大。下面从内部载流子的运动与外部电流的关系上来做进一步的分析。

2、内部载流子的运动

第一步：发射结加正向电压，扩散运动形成发射极电流
因为发射结加正向电压，又因为发射区杂质浓度高，所以大量自由电子因扩散运动越过发射结到达基区。与此同时，空穴也从基区向发射区扩散，但由于基区杂质浓度低，所以空穴形成的电流非常小，近似分析时可忽略不计。可见，扩散运动形成了发射极电流。

第二步：扩散到基区的自由电子与空穴的复合运动形成基极电流

由于基区很薄，杂质浓度很低，集电结又加了反向电压，所以扩散到基区的电子中只有极少部分与空穴复合，其余部分均作为基区的非平衡少子达到集电结。又由于电源的作用，电子与空穴的复合运动将源源不断地进行，形成基极电流。
第三步：集电结加反向电压，漂移运动形成集电极电流
由于集电结加反向电压且其结面积较大，基区的非平衡少子在外电场作用下越过集电结到达集电区，形成漂移电流。与此同时，集电区与基区的平衡少子也参与漂移运动，但它的数量很小，近似分析中可忽略不计。可见，在集电极电源的作用下，漂移运动形成集电极电流。

我们可以注意到，第二步基区中与空穴复合的电子与到达集电结的电子相比是占极少数的，而它们之间的比例在和的作用下达到动态平衡，表现为一个固定的值，即放大倍数 。不同掺杂浓度三极管的的值是不一样的。

这就是三极管的放大原理，之所以能够放大，其能量的来源其实是外部电源和提供的，因为能量不可能凭空产生，三极管只是转化了电源的能量。

三、三极管的共射特性曲线

晶体管的输入特性和输出特性曲线描述各电极之间电压、电流的关系，用于对晶体管的性能、参数和晶体管电路的分析估算。

两个电压：表示管压降，表示发射结压降。

1、输入特性曲线

描述管压降一定的条件下，基极电流与发射结压降之间的函数关系：

输入特性曲线如下：

2、输出特性曲线

描述基极电流为常量时，集电极电流与管压降之间的函数关系：

输出特性曲线如下：

三个区域：

截至区：发射结与集电结都反偏，ce断路；

放大器：发射结正偏、集电结反偏；

饱和区：发射结与集电结都正偏，ce短路