NPN晶體管,NPN晶體管是什么意思

１９４７年１２月２３日，美國(guó)新澤西州墨累山的貝爾實(shí)驗(yàn)室里，３位科學(xué)家——巴丁博士、布菜頓博士和肖克萊博士在緊張而又有條不紊地做著實(shí)驗(yàn)。

他們?cè)趯?dǎo)體電路中正在進(jìn)行用半導(dǎo)體晶體把聲音信號(hào)放大的實(shí)驗(yàn)。３位科學(xué)家驚奇地發(fā)現(xiàn)，在他們發(fā)明的器件中通過(guò)的一部分微量電流，竟然可以控制另一部分流過(guò)的大得多的電流，因而產(chǎn)生了放大效應(yīng)。這個(gè)器件，就是在科技史上具有劃時(shí)代意義的成果——晶體管。正因它是在圣誕節(jié)前夕發(fā)明的，而且對(duì)人們的生活發(fā)生如此巨大的影響，所以被稱為“獻(xiàn)給世界的圣誕節(jié)禮物”。 晶體管的問(wèn)世，被稱為２０世紀(jì)最重大的發(fā)明之一。它是微電子革命的先聲，對(duì)電子計(jì)算機(jī)的進(jìn)一步發(fā)展具有決定性意義.因此，這３位科學(xué)家共同榮獲了１９５６年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。

１９５６年，當(dāng)３位發(fā)明家榮獲諾貝爾獎(jiǎng)時(shí)，他們的科技成果正闊步走進(jìn)世界億萬(wàn)人民的家庭，應(yīng)用在電視機(jī)、收音機(jī)、高保真音響等設(shè)備里。

晶體管促進(jìn)并帶來(lái)了“固態(tài)革命”，進(jìn)而推動(dòng)了全球范圍內(nèi)的半導(dǎo)體電子工業(yè)。作為主要部件，它及時(shí)、普遍地首先在通訊工具方面得到應(yīng)用，并產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。由于晶體管徹底改變了電子線路的結(jié)構(gòu)，集成電路以及大規(guī)模集成電路應(yīng)運(yùn)而生，這樣制造像高速電子計(jì)算機(jī)之類(lèi)的高精密裝置就變成了現(xiàn)實(shí)。

晶體管是一種固體半導(dǎo)體器件，可以用于放大、開(kāi)關(guān)、穩(wěn)壓、信號(hào)調(diào)制和許多其他功能。晶體管作為一種可變開(kāi)關(guān)，基于輸入的電壓，控制流出的電流。晶體管主要分為兩大類(lèi)：雙極性晶體管（BJT）和場(chǎng)效應(yīng)晶體管（FET）。

晶體管有三個(gè)極，雙極性晶體管的三個(gè)極分別是發(fā)射極（Emitter）、基極（Base）和集電極（Collector）。NPN晶體管是晶體管的一種. 圖1為晶體管的結(jié)構(gòu)圖。

圖1 晶體三極管（NPN）的結(jié)構(gòu)

晶體管屬于電流控制型半導(dǎo)體器件，其放大特性主要是指電流放大能力。所謂放大，是指當(dāng)晶體管的基極電流發(fā)生變化時(shí)，其集電極電流將發(fā)生更大的變化或在晶體管具備了工作條件后，若從基極加入一個(gè)較小的信號(hào)，則其集電極將會(huì)輸出一個(gè)較大的信號(hào)。下面來(lái)簡(jiǎn)單地說(shuō)明.

發(fā)射區(qū)與基區(qū)之間形成的PN結(jié)稱為發(fā)射結(jié),而集電區(qū)與基區(qū)形成的PN結(jié)稱為集電結(jié),三條引線分別稱為發(fā)射極e、基極b和集電極c。

對(duì)于NPN晶體管,當(dāng)基極b點(diǎn)電位高于發(fā)射極e點(diǎn)電位零點(diǎn)幾伏時(shí)，發(fā)射結(jié)處于正偏狀態(tài)，而集電極C點(diǎn)電位高于b點(diǎn)電位幾伏時(shí)，集電結(jié)處于反偏狀態(tài)，集電極電源Ec要高于基極電源Ebo。

在制造三極管時(shí)，有意識(shí)地使發(fā)射區(qū)的多數(shù)載流子濃度大于基區(qū)的，同時(shí)基區(qū)做得很薄，而且，要嚴(yán)格控制雜質(zhì)含量，這樣，一旦接通電源后，由于發(fā)射結(jié)正偏，發(fā)射區(qū)的多數(shù)載流子（電子）和極基區(qū)的多數(shù)載流子（空穴）很容易地越過(guò)發(fā)射結(jié)構(gòu)互相向反方各擴(kuò)散，但因前者的濃度基大于后者，所以通過(guò)發(fā)射結(jié)的電流基本上是電子流，這股電子流稱為發(fā)射極電流Ie。

由于基區(qū)很薄,加上集電結(jié)的反偏，注入基區(qū)的電子大部分越過(guò)集電結(jié)進(jìn)入集電區(qū)而形成集電極電流Ic，只剩下很少（1-10%）的電子在基區(qū)的空穴進(jìn)行復(fù)合，被復(fù)合掉的基區(qū)空穴由基極電源Eb重新補(bǔ)給，從而形成了基極電流Ibo根據(jù)電流連續(xù)性原理得： Ie=Ib+Ic

這就是說(shuō)，在基極補(bǔ)充一個(gè)很小的Ib，就可以在集電極上得到一個(gè)較大的Ic，這就是所謂電流放大作用，Ic與Ib是維持一定的比例關(guān)系，即：βdc=Ic/Ib

式中：βdc稱為直流放大倍數(shù)，

集電極電流的變化量△Ic與基極電流的變化量△Ib之比為：

β= △Ic/△Ib

式中β--稱為交流電流放大倍數(shù)，由于低頻時(shí)βdc和β的數(shù)值相差不大，所以有時(shí)為了方便起見(jiàn)，對(duì)兩者不作嚴(yán)格區(qū)分，β值約為幾十至一百多。

三極管是一種電流放大器件，但在實(shí)際使用中常常利用三極管的電流放大作用，通過(guò)電阻轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷悍糯笞饔?。圖2為NPN晶體管的外形圖.

NPN型晶體管