双极晶体管

1、概述

双极结型晶体管是一种可用于开关或放大的半导体器件。

与半导体二极管不同，半导体二极管由两片半导体材料组成，形成一个简单的 PN 结。 双极晶体管使用一层半导体材料来生产具有放大器特性和特性的器件。

如果我们将两个单独的信号二极管背靠背连接在一起，就会得到两个串联连接在一起的 PN 结，它们共享一个公共正极 § 或负极 (N) 端子。 这两个二极管的融合产生了三层、二结、三端子器件，形成了双极结型晶体管（简称 BJT）的基础。

晶体管是由不同半导体材料制成的三端有源器件，通过施加小信号电压可以充当绝缘体或导体。 晶体管在这两种状态之间变化的能力使其具有两种基本功能：“开关”（数字电子学）或“放大”（模拟电子学）。 那么双极晶体管能够在三个不同的区域内工作：

• 有源区域 – 晶体管作为放大器运行，并且 $I_c=\beta \times I_b$
• 饱和 – 晶体管作为开关“完全导通”运行，并且 $I_c=I$（饱和）
• 截止 – 晶体管作为开关“完全截止”运行且 $I_c=0$

晶体管一词是传递压敏电阻这两个词的组合，这两个词描述了它们在电子开发早期的操作模式。 双极晶体管结构有两种基本类型：PNP 和 NPN，它们基本上描述了制造它们的 P 型和 N 型半导体材料的物理排列。

双极晶体管的基本结构由两个 PN 结组成，产生三个连接端子，每个端子都有一个名称，以便与其他两个端子区分开来。 这三个端子分别被称为发射极 (E)、基极 (B) 和集电极 ©。

双极晶体管是电流调节器件，控制从发射极流到集电极端子的电流量，与施加到其基极端子的偏置电压量成比例，从而起到电流控制开关的作用。 由于流入基极端子的小电流控制着更大的集电极电流，形成晶体管动作的基础。

PNP 和 NPN 两种晶体管的工作原理完全相同，唯一的区别在于每种类型的偏置和电源极性。

2、双极晶体管结构

上面给出了 PNP 和 NPN 双极晶体管的结构和电路符号，电路符号中的箭头始终显示基极端子与其发射极端子之间“常规电流”的方向。 对于两种晶体管类型，箭头的方向始终从正 P 型区域指向负 N 型区域，与标准二极管符号完全相同。

3、双极晶体管配置

由于双极晶体管是一种三端子器件，因此基本上可以通过三种可能的方式将其连接到电子电路中，其中一个端子与输入和输出信号共用。 每种连接方法对其在电路内的输入信号的响应不同，因为晶体管的静态特性随每种电路布置而变化。

• 共基极配置 – 有电压增益，但没有电流增益。
• 共发射极配置 – 具有电流和电压增益。
• 共集电极配置 - 有电流增益，但没有电压增益。

3.1 共基极 (CB) 配置

顾名思义，在公共基极或接地基极配置中，基极连接对于输入信号和输出信号都是公共的。 输入信号施加在晶体管基极和发射极端子之间，而相应的输出信号则从基极和集电极端子之间获取，如图所示。 基极接地或可以连接到某个固定参考电压点。

流入发射极的输入电流相当大，分别为基极电流和集电极电流的总和，因此集电极电流输出小于发射极电流输入，导致此类电路的电流增益为“1” （单位）或更少，换句话说，公共基极配置“衰减”输入信号。

共基极晶体管电路

这种类型的放大器配置是非反相电压放大器电路，其中信号电压 V i n V_{in} V