npn晶体管和pnp晶体管如何工作?

图1:npn晶体管的工作原理
图1:npn晶体管的工作原理

双极晶体管(双极结型晶体管:BJT)由集电极、基极和发射极等区域组成,极薄的基极区位于集电极区和发射极区之间。基极区共享的集电极和发射极之间两个pn结。为获得高电流增益,发射极区的掺杂程度比基极区高出几个数量级。
BJT通过在发射极和基极之间施加正向电压VBE来导通基极和发射极之间的PN结。从发射极流向基极的载流子(发射极电流)是通过升高和降低BE之间的能垒来控制的,BE之间的电压由基极电流决定。
发射极的杂质浓度高,大量载流子流入。此外,由于基极宽度较薄,所以几乎没有复合就流入集电极。因此,BJT充当放大基极电流的元件。

让我们考虑一下npn晶体管,其中集电极电位高于发射极电位,而基极电位比发射极电位约高出0.7 V。换言之,基极-发射极结发生正向偏置,而基极-集电极结发生反向偏置。

当基极-发射极结发生正向偏置时,小电流流入基极,将空穴注入p型掺杂的基极区。这降低了基极和发射极之间的能垒,允许发射极中的一些自由电子扩散到基极。由于发射极和基极之间的杂质浓度不同,基极中的空穴数量与扩散的电子相比较少,而且基极非常薄。 由于电子数量多于空穴且在基极存在的时间短,大部分扩散的电子到达基极-集电极结并流入集电极而不复合。 这就是集电极电流。

直流电流增益hFE主要由基极和发射极之间的杂质浓度差以及基极宽度的厚度决定。BJT是一种集电极电流可由基极电流控制的器件。

接下来,我们考虑一下 pnp 晶体管。 假设集电极电位低于发射极电位,并且基极电位比发射极电位低大约0.7 V。如为pnp晶体管,电子被注入n型掺杂的基极区。这降低了能垒并允许一些空穴扩散出发射极。其中一些空穴与注入基极区域的电子重新结合。 剩余的空穴扩散穿过基极区域,到达集电极。

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