双极型晶体管(BJT)是一种电流控制电流的半导体器件,利用少数载流子注入到基区来控制集电极电流的变化,从而实现电放逐大或开关的功能。其工作原理可以分为以下几个方面:
1. 结构和类型:
双极型晶体管由三层半导体制成:发射极(Emitter)、基极(Base)和集电极(Collector)。根据搀杂类型的不同,可以分为型和型两种NPNPNP。型晶体管由两层型NPNN半导体夹一层型半导体制成P,而型晶体管则由两层型半导体夹一层型半导体制成PNPPN。
2. 工作原理:
以型晶体管为例NPN,当发射结正向偏置,集电结反向偏置时,晶体管处于放大状态。这个时候发射区的多数载流子(电子)在正向电压的驱动下,超出发射结进入基区。基区很薄且搀杂浓度低,进入基区的电子大部份不会与基区的空穴复合,而是继续散布到集电结集电结反向电压的作用下,这些电子被迅速 swept 到集电区,构成集电极电流。
3. 电放逐大作用:
进入基区的少数载流子(空穴)数量远小于从发射区注入的多数载流子(电子)数量,这样看来集电极电流远大于基极电流。集电极电流与基极电流之比称为电放逐大倍数,用符号β表示。β值的大小取决于晶体管的结构参数和工作条件,一般在几十到几百之间。
4. 工作模式:
双极型晶体管主要有三种工作模式:放大区、饱和区和截止区。
放大区: 当发射结正向偏置,集电结反向偏置时,晶体管处于放大区,可以将微弱的基极电放逐大成较大的集电极电流。
饱和区: 当发射结和集电结都正向偏置时,晶体管处于饱和区,此时集电极电流不再随基极电流的增加而增加,出现低阻抗状态。
截止区: 当发射结和集电结都反向偏置时,晶体管处于截止区,几近没有电流流过,出现高阻抗状态。
5. 运用:
双极型晶体管用于放大电路、开关电路、振荡电路和各种电子装备中。比如可以:
放大电路: 利用晶体管的电放逐大作用,可以将微弱的信号放大到所需的强度。
开关电路: 利用晶体管的饱和和截止状态,可以实现电路的开关控制。
振荡电路: 利用晶体管的放大和反馈特性,可以产生特定频率的振荡信号。
双极型晶体管是一种重要的半导体器件,电流控制电流的工作原理使其在电子领域中,有着着不可替换的作用。