双极结晶体管 (BJT) 简介

1948 年双极晶体管的发明迎来了电子学的一场革命。以前需要相对大的、机械脆弱的、耗电的真空管的技术壮举突然可以通过微小的、机械坚固的、省电的晶体硅斑点来实现。这场革命使我们现在认为理所当然的轻便、廉价的电子设备的设计和制造成为可能。了解晶体管的功能对任何有兴趣了解现代电子产品的人来说都至关重要。

双极结型晶体管的功能和应用

我在这里的目的是尽可能专注于双极晶体管的实际功能和应用，而不是探索半导体理论的量子世界。在我看来，关于空穴和电子的讨论最好留给另一章。在这里我想探讨一下如何使用 这些组件，不分析它们的内部细节。我并不是要淡化理解半导体物理学的重要性，但有时对固态物理学的强烈关注会减损在组件级别上理解这些设备的功能。然而，在采用这种方法时，我假设读者对半导体有一定的了解：“P”和“N”掺杂半导体之间的区别、PN（二极管）结的功能特性以及术语的含义“反向偏置”和“正向偏置”。如果您不清楚这些概念，最好先参考本书前面的章节，然后再继续。

BJT 层

双极晶体管由掺杂（外在）半导体材料（a 和 c）P-N-P 或 N-P-N（b 和 c）的三层“三明治”组成。形成晶体管的每一层都有一个特定的名称，并且每一层都提供有用于连接到电路的线接触。示意图符号如图(a)和(c)所示。

BJT 晶体管：(a) PNP 原理图符号，(b) 布局 (c) NPN 原理图符号，(d) 布局。

PNP 晶体管和 NPN 晶体管之间的功能差异在于工作时结的适当偏置（极性）。

双极晶体管作为电流控制的电流调节器 .换句话说，晶体管根据较小的控制电流来限制通过的电流量。 控制的主要电流 从集电极到发射极，或从发射极到集电极，取决于晶体管的类型（分别为 NPN 或 PNP）。 控制的小电流 主电流从基极流向发射极，或从发射极流向基极，再次取决于它的晶体管类型（分别为 NPN 或 PNP）。根据半导体符号标准，箭头始终指向电流方向。

(a) PNP 和 (b) NPN 晶体管的小控制电流和大控制电流的方向。

双极晶体管包含两种半导体材料

双极晶体管被称为bi 极性，因为通过它们的主要电流发生在两个 半导体材料的类型：P 和 N，因为主要电流从发射极流向集电极（反之亦然）。换言之，通过晶体管的主要电流由两种类型的电荷载流子——电子和空穴组成。

如您所见，控制 当前和受控 电流总是通过发射极线啮合在一起，它们的电流沿晶体管箭头的方向流动。这是使用晶体管的首要规则：所有电流必须流向正确的方向，器件才能作为电流调节器工作。小的控制电流通常简称为基极电流 因为它是唯一通过晶体管基极线的电流。相反，大的受控电流被称为集电极电流 因为它是唯一通过集电极线的电流。发射极电流为基极电流和集电极电流之和，符合基尔霍夫电流定律。

没有电流通过晶体管的基极会像打开的开关一样关闭晶体管并阻止电流通过集电极。基极电流像闭合开关一样打开晶体管，并允许成比例的电流通过集电极。集电极电流主要受基极电流限制，而不管可用于推动它的电压量如何。下一节将更详细地探讨如何使用双极晶体管作为开关元件。

评论：

• 双极晶体管之所以如此命名是因为受控电流必须通过两个 半导体材料的类型：P 和 N。电流由电子和空穴在晶体管的不同部分流动组成。
• 双极晶体管由 P-N-P 或 N-P-N 半导体“三明治”结构组成。
• 双极晶体管的三个引线称为发射极 , 基础 , 和 收集器 .
• 晶体管通过允许小电流控制来充当电流调节器 更大的电流。集电极和发射极之间允许的电流量主要取决于基极和发射极之间移动的电流量。
• 为了使晶体管正常用作电流调节器，控制（基极）电流和受控（集电极）电流必须朝着正确的方向流动：在发射极处相加啮合并朝着发射极的方向流动箭头符号。

相关工作表：

• 双极结晶体管 (BJT) 理论工作表