3-1双极型晶体管讲解

三极管是经常应用的一个电子元器件，在模拟电路中经常利用其工作在线性区来做信号处理电流放大等，在数字电路中又会利用其工作在饱和区截止区来作为开关控制。

作为开关使用，除了在数字电路中应用以外，还多用于电力电子中用作功率处理，常见有开关电源、逆变器等。

然而，很多资料对三极管的介绍常常太过简单或不够深入，以至于我们对三极管的理解经常一头雾水，或者对其工作机制理解不到位。

所以本文着重从半导体内部机制来介绍其工作原理。

双极性晶体管，全程双极性结型晶体管（bipolar junction transistor, BJT），也就是我们常说的三极管。

三极管的发明在电子学历史上具有革命意义，1956年，威廉·肖克利（William Shockley）、约翰·巴丁（John Bardeen）和沃尔特·布喇顿（Walter Brattain）因为三极管的发明工作被授予诺贝尔物理学奖。

半导体物理中的一些基本概念:在讲解其工作原理之前，先简单的介绍下半导体物理中的一些基本概念。

半导体是介于导体和绝缘体之间的一种介质，在不同的条件下可以表现出导电或者不导电的特性。

电子半导体器件所用的材料大部分为硅、锗等在元素周期表中处于金属非金属交界处的四价元素。

本征半导体 (intrinsic semiconductor))是指完全不含杂质的纯净半导体。

因为不含杂质，其中的载流子仅仅只靠本征激发产生，其导电性很差。

与之对应的是非本征半导体，根据掺杂不同分为N型半导体和P型半导体。

图1 本征半导体N型半导体是指在本征半导体掺入+5价元素（如P、Sb等）的半导体。

由于加入了最外层为5个电子的元素，在形成共价键后会多出一个电子，这个电子就成了自由电子。

半导体因为掺杂而多出了载流子为自由电子，所以称为N型半导体。

在N型半导体中，电子为多数载流子。

图2 N型半导体P型半导体是指在本征半导体中掺入了+3价元素（如B、Al）的半导体。

第二章 双极型晶体三极管（BJT ）§2.1 知识点归纳一、BJT 原理·双极型晶体管（BJT ）分为NPN 管和PNP 管两类（图2-1，图2-2）。

·当BJT 发射结正偏，集电结反偏时，称为放大偏置。

在放大偏置时，NPN 管满足C B C V V V >>；PNP 管满足C B E V V V <<。

·放大偏置时，作为PN 结的发射结的V A 关系是：/BE T v V E ES i I e =（NPN ），/E B T v VE ES i I e =（PNP ）。

·在BJT 为放大偏置的外部条件和基区很薄、发射区较基区高掺杂的内部条件下，发射极电流E i 将几乎转化为集电流C i ，而基极电流较小。

·在放大偏置时，定义了CNE i i α=（CN i 是由E i 转化而来的C i 分量）极之后，可以导出两个关于电极电流的关系方程：C E CBO i i I α=+(1)C B CBO B CEO i i I i I βββ=++=+其中1αβα=-，CEO I 是集电结反向饱和电流，(1)CEO CBO I I β=+是穿透电流。

·放大偏置时，在一定电流范围内，E i 、C i 、B i 基本是线性关系，而BE v 对三个电流都是指数非线性关系。

·放大偏置时：三电极电流主要受控于BE v ，而反偏CB v 通过基区宽度调制效应，对电流有较小的影响。

影响的规律是；集电极反偏增大时，C I ，E I 增大而B I 减小。

·发射结与集电结均反偏时BJT 为截止状态，发射结与集电结都正偏时，BJT 为饱和状态。

二、BJT 静态伏安特性曲线·三端电子器件的伏安特性曲线一般是画出器件在某一种双口组态时输入口和输出口的伏安特性曲线族。

BJT 常用CE 伏安特性曲线，其画法是：输入特性曲线：()CE B BE V i f v =常数（图2-13）输出特性曲线：()B B CE I i f v =常数（图2-14）·输入特性曲线一般只画放大区，典型形状与二极管正向伏安特性相似。

晶体管类型和三个极的判断一、引言晶体管，作为现代电子工业的核心元件，其类型和极性的判断是电子工程师必须掌握的基本技能。

本篇文章将详细介绍晶体管的类型及如何判断其三个极。

二、晶体管类型晶体管主要有两大类型：双极型晶体管（Bipolar Junction Transistor，BJT）和场效应晶体管（Field Effect Transistor，FET）。

1.双极型晶体管（BJT）：由三个半导体区域构成，包括两个PN结。

根据结构差异，双极型晶体管又可以分为PNP和NPN两种类型。

在BJT中，电流控制是通过电荷载流子的变化来实现的。

2.场效应晶体管（FET）：由源、栅和漏三个电极构成，主要分为金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）和绝缘栅双极晶体管（IGBT）等类型。

在FET中，电流的控制是通过改变半导体区域的电导率来实现的。

三、晶体管三个极的判断在判断晶体管的三个极时，我们通常基于其工作原理和结构特性进行识别。

以下是具体的判断方法：1.NPN型晶体管：a. 将晶体管放于手掌中，使得基极（B）朝向自己；b. 从基极开始，逆时针方向分别是基极（B）、集电极（C）和发射极（E）；c. 对于PNP型晶体管，则相反，即从基极开始，顺时针方向分别是基极（B）、集电极（C）和发射极（E）。

2.金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）：a. 有源区：由于MOSFET 的源极和漏极通常由同一种类型的半导体构成，因此可以通过测量其电阻值进行判断。

源极与漏极之间的电阻值较小；b. 栅极：栅极与源极或漏极之间的电阻值较大；c. 漏极：漏极与源极之间的电阻值较小。

3.绝缘栅双极晶体管（IGBT）：a. 发射极：通常标识有标记的一极为发射极；b. 集电极：将万用表置于测量电阻的适当量程，使万用表的黑表笔接IGBT的任意一脚，红表笔先后分别接其余两脚。

比较两次测量结果，阻值较小的一次测量中，红表笔接的就是集电极；c. 栅极：栅极通常与其它电极相连，如果需要判断，可以通过测量电阻的方法来辨别。

npn pnp 晶体管输出压力开关-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述:npn和pnp晶体管是两种常见的双极型晶体管，它们在电子领域中扮演着重要的角色。

npn和pnp晶体管的工作原理和特性有所不同，但它们都可以用来实现电流放大、开关控制等功能。

本文将重点介绍npn和pnp晶体管的工作原理，并探讨它们在输出压力开关中的应用。

通过深入研究npn pnp晶体管输出压力开关的优势和未来发展展望，可以更好地认识和理解这一重要的电子元件。

1.2文章结构文章结构部分将介绍npn pnp 晶体管输出压力开关的相关知识，包括npn 晶体管和pnp 晶体管的工作原理，以及它们在压力开关中的应用。

通过这些内容，读者将会了解到npn pnp 晶体管输出压力开关的工作原理和优势，以及未来可能的发展方向。

文章结构清晰明了，有助于读者更好地理解和掌握相关知识。

1.3 目的：本文旨在深入探讨npn和pnp晶体管输出压力开关的工作原理和应用，通过对这两种晶体管的比较分析，探讨它们在压力开关中的优势和不同之处。

通过本文的研究，读者将更深入地了解npn和pnp晶体管在压力开关领域的应用价值，促进相关技术的发展和应用。

同时，本文也旨在为工程师和研究人员提供参考，帮助他们更好地选择和设计适合的晶体管输出压力开关，推动该领域的进步和发展。

2.正文2.1 npn 晶体管的工作原理npn 晶体管是一种双极型晶体管，由两个n型半导体夹着一个p型半导体构成。

它的工作原理基于p-n 结的特性。

当npn 晶体管处于正常工作状态时，基极（p区）的电压高于发射极（n区）的电压，这样就会形成一个正向偏置。

这会导致在基极和发射极之间形成一个电场，使得p-n 结处于导通状态。

当一个正向电压施加在基极上时，这会促使少量电子从发射极注入到基极中，进而形成主电流。

这个主电流的大小受到基极电流的控制，即控制输入电流即可控制输出电流。

总的来说，npn 晶体管的工作原理可以简单理解为：控制输入信号作用在基极上，调节基极电流，进而控制输出电流。

NPN晶体管制作工艺流程教学课件介绍本教学课件旨在向初学者介绍NPN晶体管的制作工艺流程。

NPN 晶体管是一种常用的电子元件，用于放大和开关电路。

本课件将详细介绍NPN晶体管的制作流程，并提供相关的步骤和注意事项。

目录1.什么是NPN晶体管2.NPN晶体管制作工艺流程–选择基片材料–基片清洗–硅层沉积–掩膜光刻–掺杂–金属沉积–导线连接3.注意事项4.结论5.参考文献什么是NPN晶体管NPN晶体管是一种双极性晶体管，由三个区域构成：N型区，P型基区和N型集电区。

NPN晶体管主要用于放大和开关电路。

当基电压高于某个阈值时，NPN晶体管允许电流从集电区流向发射区。

NPN晶体管制作工艺是用来创造这些区域并将它们连接在一起。

NPN晶体管制作工艺流程下面是NPN晶体管的制作工艺流程：选择基片材料选择适当的基片材料是制作NPN晶体管的第一步。

常见的基片材料包括硅(Si)和砷化镓(GaAs)等。

基片清洗将选定的基片清洗，以去除表面污染物和杂质。

使用适当的溶剂和清洗步骤，确保基片表面干净。

硅层沉积在清洗的基片上沉积一层硅。

硅层可以通过化学气相沉积(CVD)或物理气相沉积(PVD)等方法制备。

掩膜光刻将光刻胶均匀涂覆在硅层上，并使用掩膜对光刻胶进行曝光。

曝光的部分将保护硅层，未曝光的部分将被移除。

掺杂使用掩膜保护的区域，将适当的杂质（如硼或磷）掺入硅层中。

这些杂质将改变硅的导电性质，形成基区和发射区。

金属沉积在掺杂完成的硅层上沉积一层金属，以提供电极连接。

导线连接使用金属线将晶体管的不同区域连接起来。

将导线粘贴或焊接在晶体管上，确保正确的连接。

注意事项在制作NPN晶体管时，应注意以下事项：1.实验室安全：遵循实验室安全操作规程，并戴上适当的个人防护装备。

2.材料储存：将实验室用的化学品和材料正确储存，避免过期使用或污染。

3.清洗步骤：确保基片经过充分的清洗和处理，以去除污染物和杂质。

4.气氛控制：在制作过程中，控制气氛的纯净度，避免杂质对晶体管制作的影响。

双极性晶体管的基本放大电路在现代电子技术的发展中，晶体管是一种常见且重要的电子器件。

作为一种用于放大信号和控制电流的半导体器件，晶体管在各类电子设备中起着至关重要的作用。

而双极性晶体管就是其中一种常见的晶体管。

本文将介绍双极性晶体管的基本放大电路原理，以及其在实际应用中的重要性。

首先，让我们来了解一下双极性晶体管的基本结构。

双极性晶体管通常由三层半导体材料构成，其中两个外层为P型半导体，中间一层为N型半导体。

这三层分别被称为发射极（Emitter）、基极（Base）和集电极（Collector）。

通过外接电路的作用，可以控制基极和发射极之间的电流，进而调节集电极和发射极之间的电流。

在基本放大电路中，双极性晶体管起到了信号放大的关键作用。

下面我们以共射极放大电路为例来介绍双极性晶体管的放大原理。

在共射极放大电路中，双极性晶体管的基极通过一个输入源与负载电阻相连，而发射极与地连接。

集电极则接在一个电源上。

当输入信号施加到基极时，双极性晶体管的发射极电流将受到控制，从而产生集电极电流的变化。

这种变化使得输出信号经过负载电阻时产生相应的增益，从而实现信号的放大作用。

在共射极放大电路中，双极性晶体管的工作状态可以通过其静态工作点来描述。

静态工作点是指在无输入信号时，双极性晶体管的集电极电流和基极电流的大小。

通过适当选择电阻和电源电压，可以使双极性晶体管处于饱和区或截止区工作。

当输入信号施加到基极时，双极性晶体管的工作状态将发生变化，进而产生不同程度的集电极电流变化，实现信号的放大。

双极性晶体管的基本放大电路广泛应用于各类电子设备中。

在广播电视接收机中，它被用来放大无线电频率信号，使其能够被扬声器播放出来。

在音响设备中，它被用来放大音频信号，使得音乐声能够有足够的音量。

在计算机的中央处理器中，它被用来放大控制信号，使得处理器能够按照指令正确运行。

总结而言，双极性晶体管的基本放大电路是一种重要的电子技术应用。

多发射极晶体管1 晶体管介绍晶体管（transistor）是电子学中的重要分支，是一种用于控制电路和开关电流的器件。

它可以将较小的电流转换成较大的电流，这是它与电子管的一个最大区别。

晶体管的发展是20世纪50年代开始的，不久，它就成为所有电子设备的基础。

它有单片晶体管和双发射极晶体管两种形式。

2 单片晶体管单片晶体管由两个（外加一个基极）极性结构组成，并且只允许电流进出一侧，从而实现电路的开关功能。

它是一种均衡双极型的晶体管，分为NPN 型和PNP型，即有N极（N极元件）和P极（P极元件）两种形式。

因此该型晶体管也称为穿孔晶体管。

3 双发射极晶体管双发射极晶体管由三个极性结构（也有四个极性结构）组成，具有控制电路和开关电流的强大能力，因此具有较强的功率放大、参数可调、输入和输出可独立控制等优点。

它有NPN型和PNP型两种形式，该型晶体管也称为多发射极晶体管。

4 双发射极晶体管的用途由于双发射极晶体管能够控制较大的电流，对于电子设备中的音频频谱、二极管放大器、微处理器、VLSI、LED、数显面板等设备都有较大的应用。

它还可以用于计算机和通信设备中的控制电路，例如：可编程控制器（PCB）、固态存储器（ROM）、随机存取存储器（RAM）、调制解调器（Modem/Modulator）等。

5 总结晶体管是电子电路中的重要元器件，可以实现电流的开关控制。

它具有单片晶体管和双发射极晶体管两种形式。

单片晶体管只有两个极性结构，而双发射极晶体管具有三个或四个极性结构，能控制更大的电流。

双发射极晶体管广泛应用在电脑、通讯设备和VLSI等电子设备中，发挥着重大作用。

npn晶体管与三极管 mos管NPN晶体管和三极管MOS管都是常见的电子器件，用于电流和功率的控制。

虽然它们的工作原理和应用有些不同，但它们都是用于放大和开关电路的重要组成部分。

1.NPN晶体管：NPN晶体管是一种双极性（双极）晶体管，由N型半导体材料（多数载流子为电子）和P型半导体材料（多数载流子为空穴）组成的三层结构。

它有三个电极，分别是基极（Base）、发射极（Emitter）和集电极（Collector）。

工作原理：当在基极-发射极间施加正向电压时，会形成一个电流流动的电路路径，称为正向活性模式。

在此模式下，少数载流子（空穴）从发射极注入基区，然后通过集电极流向输出电路。

NPN晶体管是一种电流控制器件，其中输入电流较小，相比输出电流要大得多。

因此，它常用于放大信号、开关电路和电压调节等应用中。

2.三极管MOS管：三极管MOS管（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）是一种场效应管，由金属栅极（Gate）、氧化物绝缘层（Oxide）和半导体材料（Semiconductor）组成。

根据半导体材料类型（N型或P型），它可以分为NMOS和PMOS。

工作原理：在MOS管中，通过改变栅极与源极间的电压，可以控制通道中的电流流动。

栅极电压调整了电场，从而控制了通道的导电性。

当栅极电压高于阈值电压时，MOS管处于导通状态；当栅极电压低于阈值电压时，MOS管处于截止状态。

MOS管具有输入电阻高、功耗低、开关速度快等特点，因此广泛用于数字电路、模拟电路和功率电子应用中。

总结：NPN晶体管和三极管MOS管都是用于电流和功率控制的重要器件。

NPN晶体管使用电流控制模式，适用于放大信号和开关电路。

而三极管MOS管则是一种电压控制器件，适用于数字电路、模拟电路和功率应用。

其具体选择需要根据电路设计和应用需求来决定。

双极性晶体管主要击穿机制双极性晶体管（Bipolar Junction Transistor）是一种三层结构的半导体器件，由两个PN结组成，即一个P型基区被夹在两个不同的N型区域之间。

双极性晶体管的击穿机制指的是在特定条件下，晶体管中的PN结会发生电击穿现象，导致器件损坏或不稳定工作。

下面将介绍一些常见的双极性晶体管主要的击穿机制。

1. 雪崩击穿（Avalanche Breakdown）：雪崩击穿是双极晶体管常见的击穿模式之一、当双极性晶体管处于反向偏置时，如果电场强度足够大，空载电流会在晶体管的边缘形成局部增加，会导致电子和空穴以高速碰撞的方式产生二次电离，形成电子雪崩。

这种电荷增加会使得电场进一步增强，进而形成正反馈，导致结区域内的二次发生电离，产生更多的电子和空穴，最终导致击穿现象。

2. 倒垂击穿（Punch-Through Breakdown）：倒垂击穿是双极晶体管的另一种击穿模式。

在正向偏置下，由于扩散电流的存在，电子和空穴在PN结附近相互混合，从而使得基区以及发射区域的浓缩沟道电荷密度提高。

当结区电场强度达到一定程度时，会发生局部电离，形成正反馈效应，进而导致击穿现象。

这种击穿现象通常在高亮度LED和发光二极管中出现。

3. 热击穿（Thermal Breakdown）：热击穿是双极晶体管的另一种击穿模式。

当双极晶体管的功率密度超过器件的承受能力时，电流通过器件时会产生大量的热量。

这些热量无法迅速散发导致温度升高，在温度达到一定值时，会导致局部电离，形成击穿现象。

热击穿一般发生在高频、大功率应用中。

4. 穿透击穿（Transit-Time Breakdown）：穿透击穿是一种浅埋沟道双极晶体管出现的击穿模式。

当双极性晶体管的沟道宽度相对较宽时，电子和空穴在传输过程中需要穿越一个较长的距离，从而导致击穿。

这种击穿机制通常发生在高频高压应用中。

除上述击穿机制外，还有一些其他未被列举的击穿模式，例如迟发击穿、势垒击穿等。