什么是雙極結(jié)型晶體管？雙極結(jié)型晶體管的類(lèi)型和構(gòu)造

什么是雙極結(jié)型晶體管？

雙極結(jié)型晶體管（Bipolar Junction Transistor，BJT），也被稱為半導(dǎo)體三極管或三極管，是一種具有三個(gè)終端的電子器件。它由三部分摻雜程度不同的半導(dǎo)體組成，這三部分分別是發(fā)射區(qū)、基區(qū)和集電區(qū)。這種晶體管的工作方式涉及電子和空穴兩種載流子的流動(dòng)，因此被稱為雙極性的。

在雙極結(jié)型晶體管中，兩個(gè)PN結(jié)把整塊半導(dǎo)體分成三部分，中間部分是基區(qū)，兩側(cè)部分是發(fā)射區(qū)和集電區(qū)。根據(jù)PN結(jié)組合方式的不同，三極管有PNP和NPN兩種類(lèi)型。

這種晶體管能夠放大信號(hào)，并且具有較好的功率控制、高速工作以及耐久能力。因此，它常被用來(lái)構(gòu)成放大器電路，或驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器、電動(dòng)機(jī)等設(shè)備。此外，雙極結(jié)型晶體管也被廣泛地應(yīng)用于航空航天工程、醫(yī)療器械和機(jī)器人等應(yīng)用產(chǎn)品中。

雙極結(jié)型晶體管的類(lèi)型

雙極結(jié)型晶體管由三層摻雜半導(dǎo)體材料夾層組成。我們可以有兩種類(lèi)型的雙極結(jié)型晶體管：NPN 和 PNP。每層都有一個(gè)引腳。在雙極結(jié)型晶體管上，三個(gè)引腳被標(biāo)記為C、B、E。

在下圖中，您可以分別看到NPN和PNP晶體管的符號(hào)。

1、NPN晶體管

在 NPN 晶體管中，電流從集電極流向發(fā)射極。 NPN晶體管的基極必須連接到正電壓以使電流流入。

隨著流向基極的電流增加，晶體管逐漸導(dǎo)通，直到電流完全從集電極傳導(dǎo)到發(fā)射極。

2、PNP晶體管

在PNP晶體管中，電流從發(fā)射極流向集電極，因此基極必須接地。

我們可以說(shuō) PNP 晶體管通常處于關(guān)閉狀態(tài)。然而，當(dāng)輸出電流較小且基極相對(duì)于發(fā)射極的負(fù)電壓時(shí)，晶體管將導(dǎo)通，并且較大的電流將從發(fā)射極流向集電極。

基本上，如果基極和集電極相對(duì)于發(fā)射極為負(fù)，PNP 晶體管會(huì)將電流從發(fā)射極傳導(dǎo)到集電極。

雙極結(jié)型晶體管的構(gòu)造

雙極結(jié)型晶體管（BJT）是由三層半導(dǎo)體材料制成的器件；這些層可以是P 型或 N 型。 BJT 的引腳稱為基極、集電極和發(fā)射極 。每個(gè)引腳都連接到這些層之一。

BJT 有兩種不同類(lèi)型，稱為PNP和 NPN。它們以半導(dǎo)體層的排列方式命名。晶體管中的三個(gè)區(qū)域分別是發(fā)射極、集電極和基極，每個(gè)區(qū)域都由不同摻雜程度的半導(dǎo)體組成。BJT可用于放大器電路、開(kāi)關(guān)電路或振蕩電路，也可以用于單獨(dú)組件或集成電路中。您可以在下面看到 PNP 和 NPN 晶體管的結(jié)構(gòu)和符號(hào)。

雙極結(jié)型晶體管是通過(guò)將三種半導(dǎo)體材料連接在一起而構(gòu)造的三端子半導(dǎo)體器件。 N 型、P 型、N 型半導(dǎo)體材料的這種結(jié)構(gòu)創(chuàng)建了兩種可能的晶體管配置。第一種是 NPN 晶體管，其中器件以 N 型、P 型和 N 型配置組合在一起，而在 PNP 晶體管中，器件按以下方式組合：P 型、N 型和 P 型材料為如上圖所示。這與二極管的結(jié)構(gòu)非常相似，其中兩種半導(dǎo)體材料（例如 P 型和 N 型）連接在一起，而在晶體管中，這些材料要么是兩個(gè) P 型，中間有一個(gè) N 型，要么是兩個(gè) N 型，中間有一個(gè) N 型。中間是P型。

連接至 NPN 或 PNP 晶體管的端子為集電極、基極、發(fā)射極。用戶需要使用這些端子來(lái)操作晶體管。上圖中需要注意的重要一點(diǎn)是發(fā)射極、基極和集電極的面積大小不相等。與發(fā)射極和集電極相比，基極區(qū)域會(huì)更小。發(fā)射極面積大于基極面積，但小于集電極面積。集電極形成 BJT 中最大的區(qū)域。 BJT 中區(qū)域的大小如下：基極 < 發(fā)射極 < 集電極，這種設(shè)計(jì)的原因是為了促進(jìn)發(fā)射極和集電極之間的電流流動(dòng)。

晶體管用作開(kāi)關(guān)的示例

以下是晶體管在電路中充當(dāng)開(kāi)關(guān)的示例。

該電路中有幾個(gè)不同的部分。但檢測(cè)運(yùn)動(dòng)的部分是 PIR 運(yùn)動(dòng)傳感器。當(dāng)該傳感器檢測(cè)到運(yùn)動(dòng)時(shí)，它會(huì)將運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為電流。許多電子設(shè)備都這樣做。它們將機(jī)械力轉(zhuǎn)化為電流。 PIR 運(yùn)動(dòng)傳感器可以做到這一點(diǎn)。一旦檢測(cè)到運(yùn)動(dòng)，它就會(huì)向其輸出引腳（即引腳 3）輸出電流。由于該輸出是電流，因此可用于打開(kāi)晶體管。

由于 PIR 運(yùn)動(dòng)傳感器輸出電流，而晶體管是通過(guò)電流導(dǎo)通的開(kāi)關(guān)，因此它是與晶體管互補(bǔ)工作的完美開(kāi)關(guān)。機(jī)械開(kāi)關(guān)是指需要人類(lèi)按下才能操作的開(kāi)關(guān)。晶體管是通過(guò)電流來(lái)打開(kāi)某些東西的。因此，當(dāng)我們需要電流來(lái)控制電路中開(kāi)關(guān)的狀態(tài)時(shí)，再次使用晶體管。

當(dāng) PIR 傳感器檢測(cè)到?jīng)]有運(yùn)動(dòng)時(shí)，它不輸出電流，因此晶體管不會(huì)導(dǎo)通。當(dāng)晶體管的基極沒(méi)有接收到足夠的電流時(shí)，沒(méi)有電流可以從發(fā)射極流到集電極來(lái)為負(fù)載（在本例中為電機(jī)）供電。

盡管晶體管的集電極需要正電壓（對(duì)于 NPN 晶體管）才能工作，但它不會(huì)僅僅因?yàn)橛须妷壕蛯?dǎo)通。這是因?yàn)楫?dāng)晶體管沒(méi)有接收到足夠的基極電壓時(shí)，它會(huì)表現(xiàn)為開(kāi)路。當(dāng)晶體管處于開(kāi)路狀態(tài)時(shí)，沒(méi)有電流可以流到地。因此，提供給直流電機(jī)的+9V直流電壓沒(méi)有電位。電機(jī)兩端均為 +9V 正極，因此同樣不存在電位。只有當(dāng)晶體管導(dǎo)通并且電流可以流向地時(shí)，才會(huì)建立電位?，F(xiàn)在是電流可以流動(dòng)的時(shí)候。只有存在電壓梯度時(shí)電流才能流動(dòng)。

當(dāng)運(yùn)動(dòng)檢測(cè)器檢測(cè)到運(yùn)動(dòng)時(shí)，它會(huì)從其輸出引腳向晶體管的基極輸出電流。該電流打開(kāi)晶體管，因此晶體管現(xiàn)在可以為其負(fù)載（即電機(jī)）供電。

在該電路中，晶體管充當(dāng)開(kāi)關(guān)和放大器。將晶體管設(shè)置為開(kāi)關(guān)的相同設(shè)置也將其設(shè)置為放大器。

如果使用 PNP 晶體管，則向集電極提供負(fù)電壓。