前段時間幾個工程師一起閒聊時聊到,三極體的電流放大作用是不是違反能量守恆 這個話題。我們今天也簡單分析一下:
三極體的電流放大實際上是三極體將放大電路中的直流電源供給的電能轉化成了按照輸入信號變化的放大了的電流(或電壓),若沒有外部電源提供電能,三極體本身不會放大信號。下面我們以一個簡單的三極體放大電路為例,來說一下三極體是如何放大信號的。
簡單的三極體放大電路。
上圖中,電阻R1為三極體VT的基極偏置電阻,R2為集電極負載電阻,Vin為三極體的基極輸入信號。為了便於說明三極體的電流放大原理,這裡將上圖簡化為下圖所示的電路。
簡化的三極體放大電路
這裡將三極體視為理想三極體,不考慮其發射結的死區電壓。我們知道,三極體工作在線性放大區時,其集電極與發射極之間可以視為一個線性良好的可變電阻,該電阻的具體大小受基極輸入信號控制,並且基極輸入信號只要有較小的變化,便會引起這個可變電阻較大的變化。
如上圖所示,若在NPN型三極體VT的集電極與電池正極之間接一個電阻R2,這樣便構成了一個分壓電路,R2與Rce(即三極體集電極與發射極之間的電阻)串聯對電池電壓進行分壓。由於Rce的大小受基極輸入信號Vin的控制,只要Vin有較小的變化,Rce的阻值便會發生較大的變化,這樣流過R2的電流也會有較大的變化。這就是三極體放大電流的實質。可見,三極體放大信號時,若沒有直流電源供給直流電能,它根本就無法放大信號。