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【高斯摩分享】 什么是雙極晶體管?

2025-7-11  閱讀(118)

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 雙極晶體管(Bipolar Transistor)是一種三端半導(dǎo)體器件。

又稱結(jié)型晶體管,它具有N型和P型半導(dǎo)體之間的PNP或NPN結(jié)結(jié)構(gòu)。與空穴或自由電子作為載流子運行的單極晶體管不同,場效應(yīng)晶體管被稱為雙極晶體管,因為空穴和自由電子都參與其運行。

雙極晶體管的應(yīng)用

雙極晶體管的兩個主要功能是放大和開關(guān)。

在將小信號增大到足夠大的電平的放大器電路中,使用雙極晶體管比使用單極晶體管更有利,特別是當(dāng)需要高放大系數(shù)時。雙極晶體管在高頻下也表現(xiàn)更好。

例如,在需要抑制包含高頻成分的開關(guān)噪聲的電源調(diào)節(jié)器電路中,使用雙極晶體管的電路和使用FET的電路在噪聲抑制比等特性上存在顯著差異。

雙極晶體管仍用于難以轉(zhuǎn)換成IC的小體積產(chǎn)品和高頻放大器電路中,但由于它們是電流驅(qū)動的,因此比電壓驅(qū)動的單極晶體管消耗更多的功率。它可能難以用于需要低電流消耗的產(chǎn)品,例如電池供電的設(shè)備或便攜式設(shè)備。

另一方面,開關(guān)電路用于控制電流的ON/OFF,但單極晶體管在開關(guān)速度和小型化方面更*,因此很少用于此目的。

雙極晶體管原理

半導(dǎo)體可分為P型和N型。P型半導(dǎo)體缺乏電子,充滿空穴,而N型半導(dǎo)體則電子過剩,充滿自由電子。

晶體管是P型和N型半導(dǎo)體的組合,一些雙極晶體管由三個區(qū)域組成:P、N和P型,而另一些雙極晶體管由三個區(qū)域組成:N、P和N型。

前者稱為PNP晶體管,后者稱為NPN晶體管。這三個區(qū)域中的每一個都是發(fā)射極、基極和集電極,并且每個區(qū)域都有與其連接的電極,通過該電極施加電壓并流過信號電流。此外,底座非常薄。

將使用NPN晶體管的示例來解釋雙極晶體管的操作原理,NPN晶體管具有將P型半導(dǎo)體夾在N型半導(dǎo)體之間的結(jié)構(gòu)。

發(fā)射極連接參考電壓(0V),集電極連接VCC(例如+5V),如果向基極施加正電壓,基極電流Ib流向發(fā)射極,則將流過β×Ib的電流Ic從集電極流向發(fā)射極。這就是利用晶體管進行放大的原理,而電流放大則是雙極型晶體管的基本原理。β稱為電流放大系數(shù),通常值為100~200左右。在PNP晶體管中,施加的電壓和電流的方向相反,但放大原理是相同的。

在開關(guān)操作中,通過允許大電流流過基極電流Ib,可以使足夠的電流流過連接到集電極的負載。另外,如果基極電流設(shè)置為 0A,則沒有電流流向負載。通過流過/不流過基極電流Ib來實現(xiàn)流向負載的電流的ON/OFF的開關(guān)操作。


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