双极性晶体管(英语:bipolartransistor),全称双极性结型晶体管(bipolarjunctiontransistor,BJT),俗称三极管,是一种具有三个终端的电子器件。双极性晶体管是电子学历史上具有革命意义的一项发明,其发明者威廉·肖克利、约翰·巴丁和沃尔特·布喇顿被授予了1956年的诺贝尔物理学奖。

1.双极性晶体管工作原理

NPN型双极性晶体管可以视为共用阳极的两个二极管接合在一起。在双极性晶体管的正常工作状态下, 基极- 发射极结(称这个PN结为“发射结”)处于 正向偏置状态,而基极- 集电极(称这个PN结为“集电结”)则处于 反向偏置状态。在没有外加 电压时,发射结N区的电子(这一区域的 多数载流子)浓度大于P区的电子浓度,部分电子将扩散到P区。同理,P区的部分 空穴也将扩散到N区。这样,发射结上将形成一个 空间电荷区(也成为耗尽层),产生一个内在的 电场,其方向由N区指向P区,这个电场将阻碍上述 扩散过程的进一步发生,从而达成 动态平衡。这时,如果把一个 正向电压施加在发射结上,上述 载流子扩散运动和耗尽层中内在电场之间的动态平衡将被打破,这样会使热激发电子注入 基极区域。在 NPN型晶体管里, 基区为P型掺杂,这里空穴为多数掺杂物质,因此在这区域电子被称为“少数载流子”。

双极性晶体管工作原理

2.双极性晶体管结构

一个双极性晶体管由三个不同的掺杂半导体区域组成,它们分别是发射极区域、 基极区域和集电极区域。这些区域在 NPN型晶体管中分别是N型、P型和N型半导体,而在PNP型晶体管中则分别是P型、N型和P型半导体。每一个半导体区域都有一个引脚端接出,通常用字母E、B和C来表示发射极( Emitter)、基极(Base)和集电极(Collector)。

双极性晶体管结构

3.双极性晶体管分类

按极性可以分为 PNP和NPN两种,按材料一般可以分为硅管和锗管;
按额定功率分为大功率和小功率,按封装可以分为贴片和插件,等等。

双极性晶体管分类

4.双极性晶体管应用

集电极- 发射极电流可以视为受 基极-发射极电流的控制,这相当于将双极性晶体管视为一种“电流控制”的器件。还可以将它看作是受发射结电压的控制,即将它看做一种“电压控制”的器件。事实上,这两种思考方式可以通过基极-发射极结上的电流电压关系相互关联起来,而这种关系可以用 PN结的电流-电压曲线表示。

双极性晶体管应用