晶体管工作原理图讲解（三极管的放大）

三极管的“开”与“关”

三极管的工作状态为三种：截止，饱和和放大。三极管的截止和饱和想象成开关的关闭和开启，下图为典型的NPN型三极管共发射极放大电路，对于这样的放大电路，大家需要有这样的总体理解：

电源EC一方面为输出信号提供能量，另一方面保证集电极和基极之间为反向偏置，使得三极管工作在放大状态。

集电极电阻RC一方面限流，同时将集电极电流IC的变化转换成电压变化。

基极电压EB和电阻RB使得三极管的基极和发射极之间为正向偏置，并提供合适的基极电流IB，使得三极管工作在合适的工作点，不会造成放大信号的失真。

耦合电容C1隔断放大电路与信号源之间的直流通路，C2隔断放大电路与负载之间的直流通路，同时使得需要被放大的交流信号几乎无阻碍的通过放大电路。

1.基极电压VB

分压电路得到三极管基极电压VB（三极管的输入电阻Rin远远大于R2，因此两者并联之后的阻值几乎等于R2），很明显三极管基极电压VB等于VCC*R2/(R2 R1)。

2.集电极电流IC

知道基极电压VB之后，由于三极管处于放大状态，此时发射极电压VE=VB-VBE同时也就知道了发射极电流IE。由基尔霍夫电流定律可知发射极电流=基极电流 集电极电流（因为集电极电流远远大于基极电流），因此可以确定集电极电流IC的大小。

3.集电极电压VC

显然集电极电压VC=VCC-IC*RC，且集电极和发射极之间的电压VCE=VC-VE，结合这两条公式可以得出集电极电流IC和集电极-发射机之间电压VCE之间的函数关系（也就是三极管的静态特性），将这条静态特性直线和三极管的输出特性曲线结合，就可以很直观的看出静态工作点。

静态工作点与放大信号的失真

NPN型三极管共发射极放大电路，首先就是选择合适的偏置电阻以得到合适的基极电压VB，其次就是选择合适的集电极电阻RC和发射极电阻RE，确定三极管的负载特性，以此得到合适的静态工作点Q。此时基极电流IB的微小变化，通过三极管的放大作用使得集电极电流IC以一定的放大倍数同相变化，而集电极电压随着基极电流IB的微小变化呈现反相变化（VC=VCC-IC*RC）。

如图所示，假设初始状态时确定了静态工作点为Q2，且所需方法的信号呈现正弦变化，因此三极管基极的电流IB也呈现正弦的变化。

在km阶段，基极电流IB逐渐增大，同时集电极电流IC也以正弦波的形式逐渐增大（同一时刻的IC和IB的比值也就是放大倍数不变）；

当基极电流IB增大到36uA时，此时三极管的静态工作点就变成了Q3，集电极电流到达m1点为5.6mA，集电极和发射极之间的电压VCE到达m2点为1.05V。

饱和失真

如图所示，初始状态时三极管的静态工作点Q已经比较靠近饱和端了，还是以被放大信号为正弦波为例。当基极电流IB随着所需放大的信号逐渐增大时，三极管集电极电流IC达到饱和值，此时相当于正弦波的波峰被截掉了一部分，反映到输出的放大信号即波谷被截掉了，这就是三极管静态工作点过高导致的放大信号饱和失真。

同样可以分析，若初始状态时三极管的静态工作点Q已经比较靠近截止端了，当基极电流IB随着所需放大的信号逐渐减小时，三极管进入截止区域此时集电极电流IC几乎为零，相当于正弦波的波谷被截掉了一部分，输出的放大信号最大为VCC，这就是三极管静态工作点过低导致的放大信号截止失真。

因此理想的三极管静态工作点，是尽量确定在三极管的DC负载直线中点，即让三极管的集电极-发射极之间的电压VCE=VCC/2，结合两条经验公式VC=VCC/2和RC=10RE，即可确定较理想的三极管放大电路的静态工作点。

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