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雙極性電晶體(英語:bipolar transistor),全稱雙極性接面型電晶體(bipolar junction transistor, BJT),俗稱三極體,是一種具有三個終端的電子元件。雙極性電晶體是電子學歷史上具有革命意義的一項發明,其發明者威廉·肖克利、約翰·巴丁和沃爾特·布喇頓被授予1956年的諾貝爾物理學獎。
這種電晶體的工作,同時涉及電子和電洞兩種載子的流動,因此它被稱為雙極性的,所以也稱雙極性載子電晶體。這種工作方式與諸如場效應管的單極性電晶體不同,後者的工作方式僅涉及單一種類載子的漂移作用。兩種不同摻雜物聚集區域之間的邊界由PN接面形成。

 

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NPN型電晶體

雙極性電晶體由三部分摻雜程度不同的半導體製成,電晶體中的電荷流動主要是由於載子在PN接面處的擴散作用和漂移運動。以NPN電晶體為例,按照設計,高摻雜的射極區域的電子,通過擴散作用運動到基極。在基極區域,電洞為多數載子,而電子少數載子。由於基極區域很薄,這些電子又通過漂移運動到達集極,從而形成集極電流,因此雙極性電晶體被歸到少數載子設備。
雙極性電晶體能夠放大訊號,並且具有較好的功率控制、高速工作以及耐久能力,所以它常被用來構成放大器電路,或驅動揚聲器、電動機等設備,並被廣泛地應用於航太工程、醫療器械和機器人等應用產品中。
通斷(傳遞訊號)時的雙極電晶體表現出一些延遲特性。大多數電晶體,尤其是功率電晶體,具有長的儲存時間,限制操作處理器的最高頻率。一種方法用於減少該存儲時間是使用Baker clamp。

NPN型電晶體是兩種類型雙極性電晶體的其中一種,由兩層N型摻雜區域和介於二者之間的一層P型摻雜半導體(基極)組成。輸入到基極的微小電流將被放大,產生較大的集極-射極電流。當NPN型電晶體基極電壓高於射極電壓,並且集極電壓高於基極電壓,則電晶體處於順向放大狀態。在這一狀態中,電晶體集極和射極之間存在電流。被放大的電流,是射極注入到基極區域的電子(在基極區域為少數載子),在電場的推動下漂移到集極的結果。由於電子移動率比電洞遷移率更高,因此現在使用的大多數雙極性電晶體為NPN型。
雙極性電晶體的電學符號如左圖,基極和射極之間的箭頭表示射極電流方向。

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PNP型電晶體

雙極性電晶體的另一種類型為PNP型,由兩層P型摻雜區域和介於二者之間的一層N型摻雜半導體組成。流經基極的微小電流可以在射極端得到放大。也就是說,當PNP型電晶體的基極電壓低於射極時,集極電壓低於基極,電晶體處於順向主動區。
在雙極性電晶體電學符號中,基極和射極之間的箭頭指向電流的方向,這裡的電流為電子流動的反方向。與NPN型相反,PNP型電晶體的箭頭從射極指向基極。

 

 

 

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