三极管的放大原理

我们知道晶体三极管具有电压、电流放大功能，有饱和、放大、截止三个工作区，有共射、共基、共集三种基本接法，其输入、输出信号随接法不同而相位不同，下面就共射接法各点电压、电流变化情况做一探讨。通过分析我们可以进一步认识三极管的放大原理，为电路分析打下良好的基础。

共发射极放大电路
上图中C1、C2分别是输入、输出耦合电容，Rb为基极偏置电阻，Rc为集电极负载电阻，VT为npn三极管，输入电压为u1、发射结输入电压为u2、集电极负载电阻Rc两端电压为u3、集电极发射极之间的电压为u4、最后的输出电压为u5，基极电流为ib，集电极电流为ic，电源为Ec，该电路属于典型的、基本的共射放大电路，也即输入和输出的公共端为发射极。
我们通过选择合适的电路元件参数，使其发射结正偏、集电结反偏（Uc＞Ub＞0），那么该电路就工作在放大状态，输入、输出电流满足ic=βib关系，也即集电极电流是基极电流的β倍。
设输入为一正弦交流小信号u1（注意是小信号，也即在±0.7v内，如果超过了这个范围会出现饱和失真、截止失真问题），其大小和方向均做周期性变化，平均值为零；经过电容C1的耦合后其与原直流偏置电压Ube叠加后变成了脉动直流信号u2，也即u2的波形和u1一样，但u2均为正值即u2＞0，u2的平均电压不在为零，这样做的目的是因为发射结导通有一个死区电压，必须抬升电压后才能保证完整的信号输入，否则信号会被削去大部分，造成了严重的失真。见下图输入电压u1、u2波形图。

输入电压u1、u2波形图
输入电压u1、u2是激励，基极电流ib是响应，基极电流ib、集电极ic的波形如下，ib与u1波形一致，也为脉动直流，三极管工作在放大区，符合ic=βib的关系，信号电流被放大，集电极电流ic波形与输入电流ib波形一致；也就是ib和ic是同相关系，要增加都增加，要减小都减小；见下图输入电流与输出电流波形图。

输入输出电流波形图
因为Rc是纯电阻，因此集电极负载电阻两端电压u3与集电极电流ic是同相关系，它们之间的关系符合欧姆定律，即u3=icRc，因此u3也是脉动直流；而u4=Ec-u3，它们之间符合克希荷夫电压定律，u3增大那么u4减小，它们的和是定值Ec，也就是它们存在反相关系，那么u4与ic、ib也是反相关系，与u1也是反相关系，这就是共射接法的反相作用，根本原因是Rc的作用，试想如果我们从Rc上获取电压那么输入与输出就是同相关系了。u3u4的波形图如下图所示。它们均比输入电压u1幅度增大了许多。

u3u4变化波形
由于u4在随着u1的变化而变化着，导致电容C4电压也指跟随变化，也即进行着充放电，而充放电的时候电流方向是不一样的，这样就将脉动直流电变成了交流电，也就输出电压u5是一个波形和u4一样，但有了负值，幅值远大于输入电压u1.且u5和输入电压u1是反相关系。

输出电压u5