双极性晶体管

双极性晶体管

根据小编所知双极性晶体管（英语：bipolar transistor），全称双极性结型晶体管（bipolar junction transistor, 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·豪泽·布喇顿被授予了1956年的诺贝尔物理学奖。这种晶体管的工作，同时涉及电子和空穴两种载流子的流动，因此它被称为双极性的，所以也称双极性载子晶体管。这种工作方式与诸如场效应管的单极性晶体管不同，后者的工作方式仅涉及单一种类载流子的漂移作用。两种不同掺杂物聚集区域之间的边界由PN结形成。

                                   图1、绝缘栅双极性晶体管

双极性晶体管的组成

双极性晶体管由三部分掺杂程度不同的半导体制成，晶体管中的电荷流动主要是由于载流子在PN结处的扩散作用和漂移运动。众所周知，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。目前车载电子系统中，常用的是小功率硅管，为减小体积多用贴片封装。以NPN晶体管为例，按照设计，高掺杂的发射极区域的电子，通过扩散作用运动到基极。在基极区域，空穴为多数载流子，而电子少数载流子。由于基极区域很薄，这些电子又通过漂移运动到达集电极，从而形成集电极电流，因此双极性晶体管被归到少数载流子设备。

                                    图2、绝缘栅双极性晶体管

双极性晶体管应用

双极性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，所以它常被用来构成放大器电路，或驱动扬声器、电动机等设备，并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。现在电路中需要放大的地方都用运算放大器，音频放大器这些专门的IC，三极管的放大功能已经基本上很少用到了。我见过的应用多是以下几种：信号开关。这是最普遍的应用，因为成本比MOS管低，使用简单，也不需要流过很大的电流，不用担心功率损失和发热。开关导通的原理也很简单。

只要基极电流达到一定值，根据公式：集电极电流Ic=Ib*h，选择合适的限流电阻，让Ic达到阈值，三极管就会导通，这时CE间的压降大概是0.1～0.3V。因为三极管的放大倍数h较高，所以不要求Ib很大，通常用法是使用CPU的输出管脚直接控制。如果电流不够，可以再接一个三极管。需要注意两点，一是设计一定要留有足够的余量，二是保证集电极电流在额定值以下。 作为开关使用时，三极管的基极大多有两个电阻分压，防止集电极电流过大而损坏三极管，一般阻值是几K到几十K。很多厂家生产时会把这两个电阻集成到三极管内部，叫做数字三极管，专门用做开关使用。这样做的好处是减小基板面积，缩短焊接时间，减少元件个数，等等。