雙極晶體管(Bipolar Transistor)是一種三端半導體器件。
又稱結型晶體管,它具有N型和P型半導體之間的PNP或NPN結結構。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。
雙極晶體管的兩個主要功能是放大和開關。
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,特別是當需要高放大系數時。雙極晶體管在高頻下也表現更好。
例如,在需要抑制包含高頻成分的開關噪聲的電源調節器電路中,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換成IC的小體積產品和高頻放大器電路中,但由于它們是電流驅動的,因此比電壓驅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品,例如電池供電的設備或便攜式設備。
另一方面,開關電路用于控制電流的ON/OFF,但單極晶體管在開關速度和小型化方面更*,因此很少用于此目的。
半導體可分為P型和N型。P型半導體缺乏電子,充滿空穴,而N型半導體則電子過剩,充滿自由電子。
晶體管是P型和N型半導體的組合,一些雙極晶體管由三個區域組成:P、N和P型,而另一些雙極晶體管由三個區域組成:N、P和N型。
前者稱為PNP晶體管,后者稱為NPN晶體管。這三個區域中的每一個都是發射極、基極和集電極,并且每個區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型半導體夾在N型半導體之間的結構。
發射極連接參考電壓(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流向發射極,則將流過β×Ib的電流Ic從集電極流向發射極。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,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來實現流向負載的電流的ON/OFF的開關操作。
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