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雙極性電晶體

基本原理

三甲 7 紀宗旻

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雙極性電晶體是電子學歷史上具有革命意義的一項發明,79其發明者威廉·肖克利、約翰·巴丁和沃爾特·布喇頓被授予1956年的諾貝爾物理學獎。

全稱雙極性接面型電晶體,俗稱三極體,是一種具有三個終端的電子器件。

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這種工作方式與諸如場效應管的單極性電晶體不同,後者的工作方式僅涉及單一種類載子的漂移作用。

兩種不同摻雜物聚集區域之間的邊界由PN接面形成。

這種電晶體的工作,同時涉及電子和電洞兩種載子的流動,因此它被稱為雙極性的,所以也稱雙極性載子電晶體。

在雙極性電晶體的正常工作狀態下,射極接面(基極與射極之間的PN接面)處於順向偏壓狀態,而集極接面(基極與集極之間的PN接面)則處於逆向偏壓狀態。

在沒有外加電壓時,射極接面N區的電子(該區域的多數載子)濃度大於P區的電子濃度,部分電子將擴散到P區。

NPN型雙極性電晶體可以視為共用陽極的兩個二極體接合在一起。

一個雙極性電晶體由三個不同的摻雜半導體區域組成,它們分別是射極區域、基極區域和集極區域。

這些區域在NPN型電晶體中分別是N型、P型和N型半導體,而在PNP型電晶體中則分別是P型、N型和P型半導體。

每一個半導體區域都有一個引腳端接出,通常用字母E、B和C來表示射極(Emitter)、基極(Base)和集極(Collector)。

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基極的物理位置在射極和集極之間,它由輕摻雜、高電阻率的材料製成。

集極包圍著基極區域,由於集極接面逆向偏壓,電子很難從這裡被注入到基極區域,這樣就造成共基極電流增益 約等於1,而共射極電流增益 取得較大的數值。

從右邊的典型NPN型雙極性電晶體的截面簡圖可以看出,集極接面的面積大於射極接面。

此外,射極具有相當高的摻雜濃度。