什么是雙極結型晶體管？

雙極結型晶體管（Bipolar Junction Transistor，BJT），也被稱為半導體三極管或三極管，是一種具有三個終端的電子器件。它由三部分摻雜程度不同的半導體組成，這三部分分別是發射區、基區和集電區。這種晶體管的工作方式涉及電子和空穴兩種載流子的流動，因此被稱為雙極性的。

在雙極結型晶體管中，兩個PN結把整塊半導體分成三部分，中間部分是基區，兩側部分是發射區和集電區。根據PN結組合方式的不同，三極管有PNP和NPN兩種類型。

這種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。因此，它常被用來構成放大器電路，或驅動揚聲器、電動機等設備。此外，雙極結型晶體管也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。

雙極結型晶體管的類型

雙極結型晶體管由三層摻雜半導體材料夾層組成。我們可以有兩種類型的雙極結型晶體管：NPN 和 PNP。每層都有一個引腳。在雙極結型晶體管上，三個引腳被標記為C、B、E。

在下圖中，您可以分別看到NPN和PNP晶體管的符號。

1、NPN晶體管

在 NPN 晶體管中，電流從集電極流向發射極。 NPN晶體管的基極必須連接到正電壓以使電流流入。

隨著流向基極的電流增加，晶體管逐漸導通，直到電流完全從集電極傳導到發射極。

2、PNP晶體管

在PNP晶體管中，電流從發射極流向集電極，因此基極必須接地。

我們可以說 PNP 晶體管通常處于關閉狀態。然而，當輸出電流較小且基極相對于發射極的負電壓時，晶體管將導通，并且較大的電流將從發射極流向集電極。

基本上，如果基極和集電極相對于發射極為負，PNP 晶體管會將電流從發射極傳導到集電極。

雙極結型晶體管的構造

雙極結型晶體管（BJT）是由三層半導體材料制成的器件；這些層可以是P 型或 N 型。 BJT 的引腳稱為基極、集電極和發射極 。每個引腳都連接到這些層之一。

BJT 有兩種不同類型，稱為PNP和 NPN。它們以半導體層的排列方式命名。晶體管中的三個區域分別是發射極、集電極和基極，每個區域都由不同摻雜程度的半導體組成。BJT可用于放大器電路、開關電路或振蕩電路，也可以用于單獨組件或集成電路中。您可以在下面看到 PNP 和 NPN 晶體管的結構和符號。

雙極結型晶體管是通過將三種半導體材料連接在一起而構造的三端子半導體器件。 N 型、P 型、N 型半導體材料的這種結構創建了兩種可能的晶體管配置。第一種是 NPN 晶體管，其中器件以 N 型、P 型和 N 型配置組合在一起，而在 PNP 晶體管中，器件按以下方式組合：P 型、N 型和 P 型材料為如上圖所示。這與二極管的結構非常相似，其中兩種半導體材料（例如 P 型和 N 型）連接在一起，而在晶體管中，這些材料要么是兩個 P 型，中間有一個 N 型，要么是兩個 N 型，中間有一個 N 型。中間是P型。

連接至 NPN 或 PNP 晶體管的端子為集電極、基極、發射極。用戶需要使用這些端子來操作晶體管。上圖中需要注意的重要一點是發射極、基極和集電極的面積大小不相等。與發射極和集電極相比，基極區域會更小。發射極面積大于基極面積，但小于集電極面積。集電極形成 BJT 中最大的區域。 BJT 中區域的大小如下：基極 < 發射極 < 集電極，這種設計的原因是為了促進發射極和集電極之間的電流流動。

晶體管用作開關的示例

以下是晶體管在電路中充當開關的示例。

該電路中有幾個不同的部分。但檢測運動的部分是 PIR 運動傳感器。當該傳感器檢測到運動時，它會將運動轉換為電流。許多電子設備都這樣做。它們將機械力轉化為電流。 PIR 運動傳感器可以做到這一點。一旦檢測到運動，它就會向其輸出引腳（即引腳 3）輸出電流。由于該輸出是電流，因此可用于打開晶體管。

由于 PIR 運動傳感器輸出電流，而晶體管是通過電流導通的開關，因此它是與晶體管互補工作的完美開關。機械開關是指需要人類按下才能操作的開關。晶體管是通過電流來打開某些東西的。因此，當我們需要電流來控制電路中開關的狀態時，再次使用晶體管。

當 PIR 傳感器檢測到沒有運動時，它不輸出電流，因此晶體管不會導通。當晶體管的基極沒有接收到足夠的電流時，沒有電流可以從發射極流到集電極來為負載（在本例中為電機）供電。

盡管晶體管的集電極需要正電壓（對于 NPN 晶體管）才能工作，但它不會僅僅因為有電壓就導通。這是因為當晶體管沒有接收到足夠的基極電壓時，它會表現為開路。當晶體管處于開路狀態時，沒有電流可以流到地。因此，提供給直流電機的+9V直流電壓沒有電位。電機兩端均為 +9V 正極，因此同樣不存在電位。只有當晶體管導通并且電流可以流向地時，才會建立電位。現在是電流可以流動的時候。只有存在電壓梯度時電流才能流動。

當運動檢測器檢測到運動時，它會從其輸出引腳向晶體管的基極輸出電流。該電流打開晶體管，因此晶體管現在可以為其負載（即電機）供電。

在該電路中，晶體管充當開關和放大器。將晶體管設置為開關的相同設置也將其設置為放大器。

如果使用 PNP 晶體管，則向集電極提供負電壓。