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雙極性接面電晶體 - Coggle Diagram
雙極性接面電晶體
基本原理
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。
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。
分析方法
集極-射極電流可以視為受基極-射極電流的控制,這相當於將雙極性電晶體視為一種「電流控制」的元件。
電晶體級別的電路設計主要使用SPICE或其他類似的類比電路仿真器進行,[17]:300-302因此對於設計者來說,模型的複雜程度並不會帶來太大的問題。
主要參數
電流放大參數
射極擴散到基極的電子,大部分都能夠漂移到集極,剩下的電子與基極區域的電洞發生載子複合。
功率參數
雙極性電晶體的最大集極耗散功率是元件在一定溫度與散熱條件下能正常工作的最大功率。
極限電流和極限電壓
當集極電流增大到一定數值後,雖然不會造成雙極性電晶體的損壞,但是電流增益會明顯降低。
發展及應用
1947年12月,貝爾實驗室的約翰·巴丁、沃爾特·布拉頓在威廉·肖克利的指導下共同發明了點接觸形式的雙極性電晶體。
1948年,肖克利發明了採用接面型構造的雙極性電晶體。
在其後的大約三十年時間內這種元件是製造分立元件電路和積體電路的不二選擇。
應用
鍺電晶體的一個主要缺點是它容易產生熱失控。
由於鍺的禁帶寬度較窄,如果要穩定工作,則對其工作溫度的要求相對矽半導體更嚴,因此大多數現代的雙極性電晶體是由矽製造的
人們也開始使用以砷化鎵為代表的化合物來製造半導體電晶體。
隨著人們對於能源問題的認識不斷加深,場效應管(例如互補式金屬氧化物半導體)技術憑藉更低的功耗,在數位積體電路中逐漸成為主流,雙極性電晶體在積體電路中的使用由此逐漸變少。
結構
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。
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)。
分類
PNP型
雙極性電晶體的另一種類型為PNP型,由兩層P型摻雜區域和介於二者之間的一層N型摻雜半導體組成。
NPN型
NPN型電晶體是兩種類型雙極性電晶體的其中一種,由兩層N型摻雜區域和介於二者之間的一層P型摻雜半導體(基極)組成。
介紹
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。
雙極性電晶體由三部分摻雜程度不同的半導體製成,電晶體中的電荷流動主要是由於載子在PN接面處的擴散作用和漂移運動。