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顾名思义，单极晶体管或场效应晶体管(FET)仅使用一种类型的电荷载流子，即电子或空穴，具体取决于所使用的半导体材料的类型。如果使用N型半导体，则电荷载流子是电子，而如果使用P型半导体，则电荷载流子是空穴。对于BJT，电子和空穴都可以用作电荷载流子。

什么是BJT？

双极结晶体管（BJT或BJT晶体管）是由两个PN结组成的三端半导体器件，可以放大或放大信号。BJT的三个端子是基极、集电极和发射极。BJT的主要功能是放大电流，这使得BJT可以用作放大器。BJT的另一个重要应用是开关电路。因此它们被广泛用作手机、工业控制、电视、无线电发射机等电子设备中的放大器和开关。

详细晶体管图

双极结型晶体管是通过背靠背组合两种掺杂半导体材料创建的。换句话说，BJT是由非本征半导体材料背靠背放置的“三明治”形成的。两个PN结二极管夹在一起形成BJT。连接基极和发射极区域的PN结称为BE结，而连接基极和集电极的结称为BC结。基极区的掺杂程度较轻，并且与其他区域相比更薄。发射极区是高掺杂的，而集电极区是平衡掺杂的。发射极端子发射电荷载流子，对于NPN型BJT来说是电子，对于PNP型BJT来说是空穴。

BJT中的电荷流是由于电荷载流子在不同电荷载流子浓度的两个区域之间的结处扩散而产生的。在典型操作中，BE结是正向偏置，这意味着P型层比N型层处于更正的电势，而BC结是反向偏置。当正向偏置时，电子（在NPN的情况下）和空穴（在PNP的情况下）会受到热激发，导致它们打破耗尽层并进入基础层，并根据晶体管的类型与空穴或电子重新结合。基极层更薄且轻掺杂，以减少基极层中的复合次数，确保电子/空穴到达CB结。CB结是反向偏置的，防止多数载流子从集电极移动到基极，但由于施加的电场，来自发射极的载流子突破CB耗尽区到达集电极层。

BJT有四个不同的工作区域，具体取决于偏置极性和幅度，如下所述：

正向主动模式：这是最常用的工作模式，其中BE结正向偏置，CB结反向偏置。如果是这种情况，集电极-发射极电流大约与基极电流成正比，但对于小的基极电流变化而言，集电极-发射极电流要大很多倍。该模式提供最大的电流增益。

反向激活模式：通过反转正向激活区域的偏置条件，双极晶体管进入反向激活模式。在此模式下，发射极和集电极区域交换角色。

饱和模式：当两个结都正向偏置时，BJT充当闭合开关，促进电流流动。

截止模式：在截止模式下，两个结都反向偏置，并且BJT不允许电流流过它，因此它的作用就像一个打开的开关。

当BJT用作放大器时，使用正向有源操作模式；当BJT用作开关时，同时使用截止和饱和模式。

BJT晶体管的类型-NPN和PNP

根据三个半导体层的掺杂性质，BJT分为PNP或NPN。PNP晶体管由共享薄N掺杂区域的两个P型半导体结组成，而NPN晶体管由共享薄P掺杂区域的两个N型半导体结组成。N型意味着掺杂有提供移动电子的杂质（例如磷或砷），而P型意味着掺杂有提供容易接受电子的空穴的杂质（例如硼）。PNPBJT的功能类似于共享N型阴极区域的两个二极管，而NPN的功能类似于共享P型阳极区域的两个二极管。

NPN和PNP晶体管

两种类型的BJT的工作原理都是通过向基极输入小电流来提供集电极的放大输出。因此，BJT可以很好地充当由其基极输入控制的开关。BJT也是一种出色的放大器，因为它可以将微弱的输入信号增强至原始强度的倍左右。BJT网络用于创建具有广泛应用的强大放大器。

NPN和PNP晶体管有什么区别？

NPN和PNP晶体管在结构、操作和应用方面都有所不同。显着差异之一是NPN晶体管，当基极施加正电源时，电流从集电极流向发射极，而在PNP晶体管中，当负电源施加时，电荷载流子从发射极流向集电极应用于底座。下表为两种BJT在不同参数下的比较。

晶体管作为开关

晶体管通常用于两种类型的应用：开关类型操作和信号放大。可以使用晶体管创建固态开关。晶体管在饱和区工作时用作闭合开关，在截止区工作时用作断开开关。PNP和NPN晶体管都可以用作开关。仅当向基极施加电压时，晶体管才会在集电极-发射极路径上传导电流。当不存在基极电压时，开关关闭。当存在基准电压时，开关打开。

为了使晶体管工作在截止区域（开路开关），两个PN结都被反向偏置，导致输入和输出电流为零，晶体管两端的电压达到最大值。因此作为打开开关运行。为了使晶体管工作在饱和区（开路开关），两个PN结都正向偏置，导致输入和输出电流最大，而晶体管两端的电压最小。因此作为闭合开关运行。

NPN晶体管开关电路

为了将NPN晶体管用作开关，改变施加在基极端子上的电压。当在基极和发射极端之间施加足够的电压（通常大于0.7V）时，集电极到发射极的电压大约等于0，这意味着晶体管充当短路或闭合开关。类似地，当输入端不施加电压或零电压时，晶体管工作在截止区域并充当开路。

PNP晶体管开关电路

在PNP型晶体管中，基极端子总是相对于发射极端子负偏置，因此电流总是从基极流出。当在基极施加电压时，晶体管充当闭合开关，而当在基极端子施加电压为零时，晶体管充当断开开关。

应用领域

我们日常生活中使用的大量电子产品在不同的开关和放大应用中都使用NPN和PNP类型的晶体管。作为放大器，它们用于各种振荡器、调制器和检测器。下面提到了一些应用：

当少量电流通过基极时，双极结型晶体管(BJT)会放大从发射极到集电极的电流。该特性用于通信电路中，以放大长距离通信中的微弱信号。

它们用于声音调制器和放大器电路。

它们用作开关来控制LED和电机等电器的开关。

达林顿对是两个背对背的BJT，用于为高功率应用获得高电流增益。

光电晶体管是双极器件，当光线照射到底座上时就会导通。此属性用于检测各种自动化应用中是否存在光。

它们位于多谐振荡器电路中，用于实现各种简单的二态器件，例如张弛振荡器、定时器和触发器。

要点

双极结型晶体管在不同的电子设备中有着多种应用。它们是用于开关和放大操作的固态器件。这篇文章将帮助读者理解和欣赏构成当今几乎所有复杂电子设备基础的工程奇迹。

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