BJT的工作原理介紹

BJT（雙極型晶體管）是一種常見的半導(dǎo)體器件，廣泛應(yīng)用于放大電路、開關(guān)電路和數(shù)字邏輯電路等領(lǐng)域。BJT的工作原理主要包括以下幾個(gè)方面：

結(jié)構(gòu)與符號(hào)

BJT由兩種不同類型的半導(dǎo)體材料組成，分別為N型半導(dǎo)體和P型半導(dǎo)體。在這兩種半導(dǎo)體之間形成一個(gè)PN結(jié)，形成兩個(gè)區(qū)域：發(fā)射區(qū)和基區(qū)。發(fā)射區(qū)是N型半導(dǎo)體，基區(qū)是P型半導(dǎo)體。在發(fā)射區(qū)和基區(qū)間的區(qū)域稱為集電區(qū)，可以是P型或N型半導(dǎo)體。BJT的三個(gè)引腳分別為發(fā)射極（Emitter，E）、基極（Base，B）和集電極（Collector，C）。

工作原理

BJT的工作原理基于PN結(jié)的正向?qū)ㄌ匦院洼d流子濃度的擴(kuò)散作用。當(dāng)給BJT的發(fā)射結(jié)施加正向電壓（即發(fā)射結(jié)正偏），同時(shí)給基極施加一個(gè)較小的正向電壓，使得發(fā)射區(qū)的電子被激發(fā)到基區(qū)。由于基區(qū)是P型半導(dǎo)體，電子在基區(qū)內(nèi)會(huì)與空穴復(fù)合，從而形成一個(gè)正向電流。這個(gè)正向電流被稱為IB。

當(dāng)基極電流IB增加時(shí)，基區(qū)的載流子濃度也會(huì)增加。由于基區(qū)與集電區(qū)之間的PN結(jié)是反向偏置的，所以集電區(qū)的載流子濃度較低。然而，由于基區(qū)的載流子濃度較高，一部分載流子會(huì)通過擴(kuò)散作用進(jìn)入集電區(qū)。這個(gè)過程使得集電極電流IC逐漸增加。

當(dāng)集電極電流IC增加到一定值時(shí)，它會(huì)產(chǎn)生一個(gè)反向電壓降，使得發(fā)射結(jié)的正向電壓減小。這將導(dǎo)致發(fā)射區(qū)的載流子濃度降低，從而減小了基極電流IB。這個(gè)過程形成了一個(gè)負(fù)反饋回路，使得BJT工作在一個(gè)穩(wěn)定的放大狀態(tài)。

放大原理

BJT的放大原理是基于其輸入信號(hào)對(duì)輸出信號(hào)的控制能力。當(dāng)輸入信號(hào)作用于基極時(shí)，它會(huì)改變基極電流IB的大小。由于IB的變化會(huì)引起集電極電流IC的變化，從而實(shí)現(xiàn)了信號(hào)的放大。BJT的放大倍數(shù)可以用以下公式表示：

A = β × IC / IB

其中，β是BJT的直流電流放大系數(shù)，通常在幾十到幾百之間。Ic和IB分別是集電極電流和基極電流。從這個(gè)公式可以看出，BJT的放大倍數(shù)與β值成正比，與集電極電流和基極電流之比成反比。因此，可以通過選擇合適的β值和合適的集電極電流來獲得所需的放大倍數(shù)。

飽和與截止

當(dāng)BJT工作在放大狀態(tài)時(shí)，如果輸入信號(hào)足夠大，使得集電極電流IC達(dá)到最大值，此時(shí)BJT處于飽和狀態(tài)。在飽和狀態(tài)下，BJT的輸出電壓接近于零，放大倍數(shù)接近于1。這意味著BJT無法再繼續(xù)放大輸入信號(hào)。

相反，當(dāng)輸入信號(hào)足夠小，使得集電極電流IC接近于零時(shí)，BJT處于截止?fàn)顟B(tài)。在截止?fàn)顟B(tài)下，BJT的輸出電壓為最大值，放大倍數(shù)為0。這意味著BJT無法傳遞輸入信號(hào)。

總之，BJT是一種基于PN結(jié)正向?qū)ㄌ匦院洼d流子濃度擴(kuò)散作用的半導(dǎo)體器件。它可以實(shí)現(xiàn)信號(hào)的放大、開關(guān)和數(shù)字邏輯等功能。通過控制輸入信號(hào)的大小和方向，可以控制BJT的工作狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)不同的功能需求。