發布日期：2022-10-09 點擊率：119
雙極性晶體管(英語：bipolar transistor)，全稱雙極性結型晶體管(bipolar junction transistor, BJT)，俗稱三極管，是一種具有三個終端的電子器件，由三部分摻雜程度不同的半導體制成，晶體管中的電荷流動主要是由于載流子在PN結處的擴散作用和漂移運動。這種晶體管的工作，同時涉及電子和空穴兩種載流子的流動，因此它被稱為雙極性的，所以也稱雙極性載流子晶體管。這種工作方式與諸如場效應管的單極性晶體管不同，后者的工作方式僅涉及單一種類載流子的漂移作用。兩種不同摻雜物聚集區域之間的邊界由PN結形成。雙極性晶體管能夠放大信號，并且具有較好的功率控制、高速工作以及耐久能力，所以它常被用來構成放大器電路，或驅動揚聲器、電動機等設備，并被廣泛地應用于航空航天工程、醫療器械和機器人等應用產品中。
雙極性晶體管是電子學歷史上具有革命意義的一項發明，其發明者威廉·肖克利、約翰·巴丁和沃爾特·布喇頓被授予了1956年的諾貝爾物理學獎。這種晶體管的工作，同時涉及電子和空穴兩種載流子的流動，因此它被稱為雙極性的，所以也稱雙極性載流子晶體管。這種工作方式與諸如場效應管的單極性晶體管不同，后者的工作方式僅涉及單一種類載流子的漂移作用。兩種不同摻雜物聚集區域之間的邊界由PN結形成。雙極性晶體管由三部分摻雜程度不同的半導體制成，晶體管中的電荷流動主要是由于載流子在PN結處的擴散作用和漂移運動。以NPN晶體管為例，按照設計，高摻雜的發射極區域的電子，通過擴散作用運動到基極。在基極區域，空穴為多數載流子，電子是少數載流子。由于基極區域很薄，這些電子又通過漂移運動到達集電極，從而形成集電極電流，因此雙極性晶體管被歸到少數載流子設備。雙極性晶體管能夠放大信號，并且具有較好的功率控制、高速工作以及耐久能力，，所以它常被用來構成放大器電路，或驅動揚聲器、電動機等設備，并被廣泛地應用于航空航天工程、醫療器械和機器人等應用產品中。
NPN型雙極性晶體管可以視為共用陽極的兩個二極管接合在一起。在雙極性晶體管的正常工作狀態下，基極-發射極結(稱這個PN結為“發射結”)處于正向偏置狀態，而基極-集電極(稱這個PN結為“集電結”)則處于反向偏置狀態。在沒有外加電壓時，發射結N區的電子(這一區域的多數載流子)濃度大于P區的電子濃度，部分電子將擴散到P區。同理，P區的部分空穴也將擴散到N區。這樣，發射結上將形成一個空間電荷區(也成為耗盡層)，產生一個內在的電場，其方向由N區指向P區，這個電場將阻礙上述擴散過程的進一步發生，從而達成動態平衡。這時，如果把一個正向電壓施加在發射結上，上述載流子擴散運動和耗盡層中內在電場之間的動態平衡將被打破，這樣會使熱激發電子注入基極區域。在NPN型晶體管里，基區為P型摻雜，這里空穴為多數摻雜物質，因此在這區域電子被稱為“少數載流子”。
從發射極被注入到基極區域的電子，一方面與這里的多數載流子空穴發生復合，另一方面，由于基極區域摻雜程度低、物理尺寸薄，并且集電結處于反向偏置狀態，大部分電子將通過漂移運動抵達集電極區域，形成集電極電流。為了盡量緩解電子在到達集電結之前發生的復合，晶體管的基極區域必須制造得足夠薄，以至于載流子擴散所需的時間短于半導體少數載流子的壽命，同時，基極的厚度必須遠小于電子的擴散長度(diffusion length，參見菲克定律)。在現代的雙極性晶體管中，基極區域厚度的典型值為十分之幾微米。需要注意的是，集電極、發射極雖然都是N型摻雜，但是二者摻雜程度、物理屬性并不相同，因此必須將雙極性晶體管與兩個相反方向二極管串聯在一起的形式區分開來。
下一篇： PLC、DCS、FCS三大控
上一篇： PnP定義及解析
