什么是双极结型晶体管？双极结型晶体管的类型和构造

什么是双极结型晶体管？

双极结型晶体管（Bipolar Junction Transistor，BJT），也被称为半导体三极管或三极管，是一种具有三个终端的电子器件。它由三部分掺杂程度不同的半导体组成，这三部分分别是发射区、基区和集电区。这种晶体管的工作方式涉及电子和空穴两种载流子的流动，因此被称为双极性的。

在双极结型晶体管中，两个PN结把整块半导体分成三部分，中间部分是基区，两侧部分是发射区和集电区。根据PN结组合方式的不同，三极管有PNP和NPN两种类型。

这种晶体管能够放大信号，并且具有较好的功率控制、高速工作以及耐久能力。因此，它常被用来构成放大器电路，或驱动扬声器、电动机等设备。此外，双极结型晶体管也被广泛地应用于航空航天工程、医疗器械和机器人等应用产品中。

双极结型晶体管的类型

双极结型晶体管由三层掺杂半导体材料夹层组成。我们可以有两种类型的双极结型晶体管：NPN 和 PNP。每层都有一个引脚。在双极结型晶体管上，三个引脚被标记为C、B、E。

在下图中，您可以分别看到NPN和PNP晶体管的符号。

1、NPN晶体管

在 NPN 晶体管中，电流从集电极流向发射极。 NPN晶体管的基极必须连接到正电压以使电流流入。

随着流向基极的电流增加，晶体管逐渐导通，直到电流完全从集电极传导到发射极。

2、PNP晶体管

在PNP晶体管中，电流从发射极流向集电极，因此基极必须接地。

我们可以说 PNP 晶体管通常处于关闭状态。然而，当输出电流较小且基极相对于发射极的负电压时，晶体管将导通，并且较大的电流将从发射极流向集电极。

基本上，如果基极和集电极相对于发射极为负，PNP 晶体管会将电流从发射极传导到集电极。

双极结型晶体管的构造

双极结型晶体管（BJT）是由三层半导体材料制成的器件；这些层可以是P 型或 N 型。 BJT 的引脚称为基极、集电极和发射极 。每个引脚都连接到这些层之一。

BJT 有两种不同类型，称为PNP和 NPN。它们以半导体层的排列方式命名。晶体管中的三个区域分别是发射极、集电极和基极，每个区域都由不同掺杂程度的半导体组成。BJT可用于放大器电路、开关电路或振荡电路，也可以用于单独组件或集成电路中。您可以在下面看到 PNP 和 NPN 晶体管的结构和符号。

双极结型晶体管是通过将三种半导体材料连接在一起而构造的三端子半导体器件。 N 型、P 型、N 型半导体材料的这种结构创建了两种可能的晶体管配置。第一种是 NPN 晶体管，其中器件以 N 型、P 型和 N 型配置组合在一起，而在 PNP 晶体管中，器件按以下方式组合：P 型、N 型和 P 型材料为如上图所示。这与二极管的结构非常相似，其中两种半导体材料（例如 P 型和 N 型）连接在一起，而在晶体管中，这些材料要么是两个 P 型，中间有一个 N 型，要么是两个 N 型，中间有一个 N 型。中间是P型。

连接至 NPN 或 PNP 晶体管的端子为集电极、基极、发射极。用户需要使用这些端子来操作晶体管。上图中需要注意的重要一点是发射极、基极和集电极的面积大小不相等。与发射极和集电极相比，基极区域会更小。发射极面积大于基极面积，但小于集电极面积。集电极形成 BJT 中最大的区域。 BJT 中区域的大小如下：基极 < 发射极 < 集电极，这种设计的原因是为了促进发射极和集电极之间的电流流动。

晶体管用作开关的示例

以下是晶体管在电路中充当开关的示例。

该电路中有几个不同的部分。但检测运动的部分是 PIR 运动传感器。当该传感器检测到运动时，它会将运动转换为电流。许多电子设备都这样做。它们将机械力转化为电流。 PIR 运动传感器可以做到这一点。一旦检测到运动，它就会向其输出引脚（即引脚 3）输出电流。由于该输出是电流，因此可用于打开晶体管。

由于 PIR 运动传感器输出电流，而晶体管是通过电流导通的开关，因此它是与晶体管互补工作的完美开关。机械开关是指需要人类按下才能操作的开关。晶体管是通过电流来打开某些东西的。因此，当我们需要电流来控制电路中开关的状态时，再次使用晶体管。

当 PIR 传感器检测到没有运动时，它不输出电流，因此晶体管不会导通。当晶体管的基极没有接收到足够的电流时，没有电流可以从发射极流到集电极来为负载（在本例中为电机）供电。

尽管晶体管的集电极需要正电压（对于 NPN 晶体管）才能工作，但它不会仅仅因为有电压就导通。这是因为当晶体管没有接收到足够的基极电压时，它会表现为开路。当晶体管处于开路状态时，没有电流可以流到地。因此，提供给直流电机的+9V直流电压没有电位。电机两端均为 +9V 正极，因此同样不存在电位。只有当晶体管导通并且电流可以流向地时，才会建立电位。现在是电流可以流动的时候。只有存在电压梯度时电流才能流动。

当运动检测器检测到运动时，它会从其输出引脚向晶体管的基极输出电流。该电流打开晶体管，因此晶体管现在可以为其负载（即电机）供电。

在该电路中，晶体管充当开关和放大器。将晶体管设置为开关的相同设置也将其设置为放大器。

如果使用 PNP 晶体管，则向集电极提供负电压。