《晶体三极管放大原理》教学方法浅议

张宇红

摘 要：高职院校《电子电路基础》中“晶体三极管及其放大电路”一部分内容是整个教材的重点内容，所以如何设计和安排这一部分教材的教学过程就显得尤为重要。笔者结合自身教学实践对该课程的教学方法做了简要探讨。

关键词：晶体三极管；放大作用；教学方法

一、晶体三极管的结构特征

晶体三极管的结构特征是其之所以具有电流放大作用的内在原因，只有让学生非常清楚地了解晶体三极管的结构特征之后，才具备深入认识其放大原理本质的基础。晶体三极管着重强调其三个主要特征：①对比了解三个区域的掺杂浓度：发射区掺杂最多，杂质浓度最高；基区掺杂最少，杂质浓度最低；集电区杂质浓度低于发射区而高于基区。同时特别强调基区的杂质浓度远远小于发射区。②对照晶体三极管的结构示意图清楚地了解三个区域大小上的区别：发射区和集电区相对基区做的很大，而基区做的小而极薄。③区别两个PN结的面积：集电结的面积略大于发射结的面积。学生了解了晶体三极管的结构特征后很自然地在脑子中留下了“为什么？”，这一疑问，从而激发他们深入探究的好奇心理。

二、初步建立晶体三极管電流放大的概念

（1）将全班学生分成若干小组，每组依照原理图连接电路（这里仍然以NPN型三极管为例）。然后对照原理图使学生明白：若要让三极管具有电流放大作用，必须使其发射结正向偏置，集电结反向偏置。之后在教师指导下让学生完成以下测量和推论。

（2）在学生初步了解晶体三极管电流分配的比例关系和电流放大作用的基础上，结合三极管的结构特征讲清楚三级管在放大状态时载流子的流动情况，会使学生对三极管的放大原理得以更深人的理解。

（3）着重使学生理解以下几点：A.给晶体三级管发射结加适当的正向电压，是为了使发射区因掺杂提供的多数载流子在此正向电压作用下源源不断地注入基区，形成发射极电流。B.在集电结面积较大的基础上再加较高的反向电压，是为了使集电结形成较强的阻挡层电场，有效地将注人基区的载流子的绝大部分收集到集电区，形成较大的集电极电流。C.基区杂质浓度很小，区域小而薄，其目的是为了：a.减少由发射区注人基区的载流子跟基区异性载流子复合的机会；b.很快越过基区集结在集电结被收集到集电区，从而只能形成很小的基极电流。c.改变发射结正向电压的大小，使发射区注人基区的载流子流量随之改变，同时基极电流、集电极电流依据IC=βIb的关系按比例增减，实现基极电流对集电极电流的控制作用。

三、提高对三极管电流放大作用的认识

（1）按照（图1）连接好电路，检查无误后让学生在选择不同的UCE 值的情况下，测出对应每个Uce值的若干组Ube、Ib值，画出它们的Ube -Ib曲线。

了解：①三极管的输入特性曲线等同于二极管的正向伏安特性曲线，三级管的发射结也存在一个死区，只有当加给发射结的正向电压大于死区电压时，才导通，才导通，才有Ube发生微小变化时Ib 发生显著变化，图线近似为倾斜的直线；②Uce=1V的输入特性曲线具有代表性的原因。

这里着重认识Ube大于死区电压以后的曲线的特点，A点以上部分，在Ube和Ib变化不太大时，图线对应段可近似为直线，从而可将β视为常数，即U be 发生等量变化时，Ib随之发生等量变化，这为三极管在输出特性曲线图上反映Ib对Ic的控制作用打下基础。

（2）仍然依（图1）指导学生选择不同的Ib值，相应测出若干组Ube、Ib的值，然后绘出对应于不同Ib值的输出特性曲线。引导学生认识：①一个确定的基极电流对应一条三极管的输出特性曲线，不断改变Ib可作出无数条输出特性曲线。②当Uce增大到一定值后，再增大时Ic已无明显增大，图线趋于平直，与横轴近似平行。这时决定Ic变化的已不是Uce，而是Ib，同时从三极管输出特性曲线和Ib的一一对应关系中发现，当三极管达到此种状态时，才有Ib发生等量变化，Ic也近似发生等量变化，体现出Ib对Ic的控制作用，即三极管的电流放大作用。

四、晶体三极管具有放大作用的条件

在对照晶体三极管的输出特性曲线从理论上讲明三极管的三种工作状态之后，让学生从中找出这三种工怍状态的特点，并通过对比，认识晶体三极管电流放大原理的内在实质。

（1）截止状态：三极管发射结、集电结都处于反向偏置，集电结虽然具有向集电区收集载流子的能力，但由于发射结反向偏置，使发射区的载流子无法注人基区，使Ib=0，Ic=O，失去了基极电流对集电极电流的控制作用，所以处在截止状态的三极管无电流放大作用。

（2）饱和状态：三极管发射结、集电结都处于正向偏置，虽然在发射结正向电压作用下发射区的载流子可被发射到基区，然而因集电结正向偏置而无将载流子收集到集电区的能力，同样失去了基极电流对集电极电流的控制作用，所以处于饱和状态的三极管也无电流放大作用。

（3）放大状态：处于放大状态的三极管，其发射结正向偏置、集电结反向偏置，发射区的载流子在发射结正向电压作用下源源不断发射到基区；注人到基区的载流子除少数跟基区的异性载流子复合形成较小的基极电流外，绝大部分在集电结反向电压作用下被收集到集电区形成较大的集电极电流；处在放大状态的三极管，当加在其发射结的正向电压略有变化时，便会使由发射区注人基区的载流子数量发生相应变化，同时使跟基区异性载流子复合的载流子数量和被收集到集电区的载流子数量按比例增减，从而实现基极电流发生小变化时，集电极电流发生较大变化。故只有处在放大状态的三极管才具有电流放大作用。

参考文献：

[1]华成英，童诗白主编.模拟电子技术基础[M].高等教育出版社.2006

[2]陈娇英，陈世恒.三极管电流放大特性一体化教学的设计与实施[J].广西教育学院学报.2012（06）