*BJT基本觀念

 電晶體結構及符號

* 雙載子接面電晶體(bipolar junction transistorBJT)依結構區分,有npn型及pnp型兩種,其電晶體結構及符號如圖(1)所示。BJT可以視為兩個pn接面背對背連接在一起。因為此元件中有二種極性的載子(電洞及電子)共同負責傳輸電荷,所以它稱為雙載子

* 它有三個端點(區域),其中E表示射極(emitter)B表示基極(base)C表示集極(collector)

 

  (1) BJT電晶體的結構及符號

 

 npn電晶體的三極

* 射極是一個具高摻雜濃度的區域,主要將自由電子射入基極。

 

* 基極的摻雜濃度較低而且很薄,負責將射極注入的電子傳送到集極。

* 只有少數電子會在摻雜濃度低的基極中與電洞再結合。然後以價電子的形式,流過基極電阻,再到輸入電壓的正端。

 

* 集極的摻雜濃度介於射極與基極之間,由其名稱可知,它收集由基極送來的大部分電子。

* 自由電子一到集極,感受到電源電壓的吸引力。因此,自由電子會流過集極,經集極電阻,而到集極電源電壓的正

 

 電晶體的工作模式

* 電晶體有兩個接面:基-射極接面()及基-集極接面()

* 由接面所受的偏壓方式不同,可得到四種工作模式:

j作用區(active region)順向偏壓,反向偏壓。

k飽和區(saturation region)順向偏壓,順向偏壓。

l截止區(cutoff region)反向偏壓,反向偏壓。

m反向作用區:反向偏壓,順向偏壓。

* 作用區內的電晶體特性,可將電晶體當成放大器。

* 截止區內的電晶體像是一個切斷(OFF)的開關。

* 飽和區內的電晶體像是一個閉合(ON)的開關。

 

[例題1]

npn電晶體工作在飽和區時,則基射極和基集極之電壓為順向偏壓或反向偏壓?

Answer

,為順向偏壓

,為順向偏壓

 

[例題2]

pnp電晶體端點電壓為:,則電晶體工作在何種模式?

Answer

,為順向偏壓

,為順向偏壓

電晶體工作在飽和模式

 

 npn電晶體在作用區的動作

* -射極接面(B-E)為順向偏壓,基-集極接面(B-C)為反向偏壓,則此種工作模式為作用區。

* 由於射極摻雜濃度遠大於基極,且基極寬度很薄。當電子從射極跨過B-E接面而注入到基極,將通過基極區而至基-集接面(B-C)的空乏區,此空乏區內之電場會將電子掃至集極區。

* B-E接面()是順向偏壓,電洞也會從基極越過B-E接面而擴散到射極。所以射極電流 ()包含射極注入到基極的電子流 (),及基極注入到射極的電洞流 ()。由於射極的摻雜濃度遠大於基極,所以

* 大多數的電子均越過基極且不與基極內之多數載子電洞復合,而到達集極。為了降低復合效應,基極區的寬度要很小,且基極的摻雜濃度要較低。

 

 電流關係

      (1)

如果電晶體工作在作用區,則        (2)

(2)式代入(1)式,所以        (3)

(2)式也代入(3)式,所以        (4)

我們定義     共基極電流增益      (5)

所以       (6)

我們也可將共射極電流增益()寫成        (7)

 

  (2) npn電晶體電流方向及電壓極性

 

[例題3]

電晶體之,則電晶體之(共基極電流增益)

Answer

 

[例題4]

設一電晶體工作在作用區,(共基極電流增益)=0.99,則其共射極電流增益()為何?

Answer

 

 pnp電晶體

 

   (3) pnp電晶體電流方向及電壓極性

 

* pnp電晶體電流的方向與npn電晶體電流的方向相反。