为什么小电流Ib能控制大电流Ic的大小，以及放大电路的原理

三极管的电流放大作用应该算是模拟电路里面的一个难点内容，下面就用这几个动画简单解释下为什么小电流Ib能控制大电流Ic的大小，以及放大电路的原理。

这里的三极管也叫双极型晶体管，在模电的放大电路和数电的简单逻辑电路里面都会用到。它有集电极c、基极b、发射极e、以及两个PN结：集电结和发射结。集电极面积比较大，基极厚度薄而且载流子浓度比较低。图1是个NPN型的三极管：

图1：NPN型的三极管

当发射结正偏时，电荷分布会发生变化，发射结宽度会变窄，相当于给电子打开了一扇e到b的大门。集电结反偏时，电荷分布会也发生变化，集电结宽度会变宽，相当于打开了阻碍电子从c级跑出去的大门，如图2所示：

图２：集电结反偏时电荷分布的变化

b级会接一个大电阻RB限制电流Ib的大小，跑到b极的那些多余的电子就只好穿越集电结，形成电流Ic，如图3所示：

图３：电流Ic的形成

如果基极电压翻倍，电荷分布会继续发生变化，发射结宽度会变得更窄，这扇大门变得更宽了，将会有更多的电子跑到b级。如图4所示：

图４：基极电压翻倍时电荷分布的变化

由于RB是大电阻，Ib就算翻倍了也还是很小，所以更多的电子会穿越集电结，让Ic也翻倍。如图5所示：

图５：大电阻改变电子的流向

两个直流电源是可以合并到一起的，再加上小信号ui和两个电容，就得到了放大电路，如图6a所示：

图６a：两个直流电源合并能得到放大电路

如果电阻大小合适，这个放大电路能够将小信号ui放大成相位相反的大信号UCE，如下图6b所示：

红色为输入端，ui的变化会影响UBE，把发射结看成一个小电阻，红色的Q点就会沿黑线运动，然后画出iB的图像

根据iC=βiB，画出iC的图像，纵坐标从μA变成了mA

而输出端有UCE=UCC-iCRC，当UCC和RC不变时， UCE与iC反相

图6b：6a的放大电路能够将小信号ui放大成相位相反的大信号UCE

最后说说这些动画的不足之处吧：

1、喇叭口一样的三极管并不是我的独创，但有些人把它比喻成水箱，这就容易让人产生一种误解，认为Ic最大，其实Ie才是最大的电流。 2、动画里完全忽略了电子的热运动速度，那个速度远大于电压作用下电子的漂移速度。

3、在张骥博主的建议下买了郝跃的《微电子概论》，才意识到我的动画里并没有体现出能级、能带、费米分布等内容。