什么是雙極晶體管?
?雙極晶體管(Bipolar Transistor)是一種三端半導(dǎo)(dǎo)體器件。
又稱結(jié)(jié)型晶體管,它具有N型和P型半導(dǎo)(dǎo)體之間的PNP或NPN結(jié)(jié)結(jié)(jié)構(gòu)(gòu)。與空穴或自由電子作為載流子運(yùn)(yùn)行的單極晶體管不同,場(chǎng)(chǎng)效應(yīng)(yīng)晶體管被稱為雙極晶體管,因?yàn)榭昭ê妥雜呻娮傭紖⑴c其運(yùn)(yùn)行。
雙極晶體管的應(yīng)(yīng)用
雙極晶體管的兩個(gè)(gè)主要功能是放大和開(kāi)關(guān)(guān)。
在將小信號(hào)(hào)增大到足夠大的電平的放大器電路中,使用雙極晶體管比單極晶體管更有利,特別是當(dāng)(dāng)需要高放大系數(shù)(shù)時(shí)(shí)。雙極晶體管在高頻下也表現(xiàn)(xiàn)更好。
例如,在需要抑制包含高頻成分的開(kāi)關(guān)(guān)噪聲的電源調(diào)(diào)節(jié)(jié)器電路中,使用雙極晶體管的電路和使用FET的電路之間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)(zhuǎn)換為IC的小體積產(chǎn)(chǎn)品和高頻放大器電路中,但由于它們是電流驅(qū)(qū)動(dòng)(dòng)的,因此比電壓驅(qū)(qū)動(dòng)(dòng)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)(chǎn)品,例如電池供電的設(shè)(shè)備或便攜式設(shè)(shè)備。
另一方面,開(kāi)關(guān)(guān)電路用于控制電流的ON/OFF,但單極晶體管在開(kāi)關(guān)(guān)速度和小型化方面更優(yōu)(yōu)越,因此很少用于此目的。
雙極晶體管原理
半導(dǎo)(dǎo)體可分為P型和N型。 P型半導(dǎo)(dǎo)體缺乏電子,充滿空穴,而N型半導(dǎo)(dǎo)體則電子過(guò)剩,充滿自由電子。
晶體管是P型和N型半導(dǎo)(dǎo)體的組合,有些雙極晶體管由三個(gè)(gè)區(qū)(qū)域組成:P、N和P型,而另一些雙極晶體管則由三個(gè)(gè)區(qū)(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(gè)(gè)區(qū)(qū)域中的每一個(gè)(gè)都是發(fā)(fā)射極、基極和集電極,并且每個(gè)(gè)區(qū)(qū)域都有與其連接的電極,通過(guò)該電極施加電壓并流過(guò)信號(hào)(hào)電流。此外,底座非常薄。
將使用具有P型半導(dǎo)(dǎo)體夾在N型半導(dǎo)(dǎo)體之間的結(jié)(jié)構(gòu)(gòu)的NPN晶體管的示例來(lái)解釋雙極晶體管的操作原理。
發(fā)(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)(fā)射極,則將流過(guò)β×Ib的電流Ic從集電極流向發(fā)(fā)射極。這就是利用晶體管進(jìn)(jìn)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)(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(kāi)關(guān)(guān)操作中,通過(guò)允許大電流流過(guò)基極電流Ib,可以使足夠的電流流過(guò)連接到集電極的負(fù)(fù)載。另外,如果基極電流設(shè)(shè)置為 0A,則沒(méi)有電流流向負(fù)(fù)載。通過(guò)流過(guò)/不流過(guò)基極電流Ib來(lái)實(shí)(shí)現(xiàn)(xiàn)流向負(fù)(fù)載的電流的ON/OFF的開(kāi)關(guān)(guān)操作。