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了解BJT晶体管以及如何在设计中实际使用它们

双极结型晶体管
双极结型晶体管

晶体管是电子电路结构中非常重要的元件之一。这些不起眼的部件几乎随处可见;从简单的继电器驱动电路到复杂的主板电路,晶体管证明了它们的存在。事实上,你的微控制器和微处理亚博真人器不过是一大堆合成的晶体管的集合,用来执行一个集体的操作。请记住,许多像BJT这样的开关设备,场效应晶体管IGBT可控硅双向可控硅双向开关二极管等可以统称为晶体管。但是,最基本(最古老)的晶体管是BJT晶体管,因此在这篇文章中,我们将详细介绍它,您可以使用链接了解更多关于其他电源开关的信息。

BJT是的缩写形式双极结型晶体管它是一种固态电流控制装置,可用于电子开关电路,你可以把它想象成普通的风扇或灯开关,但不是你手动打开它,它可以由电子控制。从技术上讲,BJT是一个三端器件,有发射极、集电极和基脚,通过发射极和集电极的电流由应用到基脚的电流量控制。同样,你可以把发射器和收集器想象成开关的两端,而不是按下开关,我们有一个可以接收控制信号的底座引脚。但它究竟是如何工作的呢?如何使用晶体管构建有趣的电路?这正是我们在本教程中要回答的问题。

BJT晶体管符号

让我们从晶体管符号这样你就可以在电路中识别它们。下图显示了两者的符号晶体管类型.左边的那个是PNP晶体管的符号右边的这个是NPN晶体管的符号.正如我所说,你将能够看到三个终端发射极,集电极和基极的两种类型的晶体管。

以下是象征

PNP和NPN晶体管之间的区别发射器末端的箭头标记如果你注意到了,箭头在PNP型晶体管从发射极移动到基极,而在NPN型晶体管箭头将从底座移动到发射器。箭头的方向表示晶体管中电流流动的方向,在PNP中电流将从发射极流向基极,类似地在NPN晶体管中电流将从基极流向发射极。

晶体管工作

另一个重要的区别是,NPN晶体管在接收到基极引脚上的信号之前保持打开状态,而PNP晶体管在接收到基极引脚上的控制信号之前保持关闭状态,如上图所示。

双极结晶体管的构造

BJT由三层半导体材料组成,如果它是PNP晶体管,它将有两个p型区和一个n型区,同样,如果它是NPN晶体管,它将有两个n型区和一个p型区。所述外两层是所述集电极和发射极终端固定的地方,所述基底终端固定在所述中心层。

NPN Vs PNP晶体管

构造可以简单地用两个二极管类比为晶体管如上图所示,如果你想了解更多关于二极管的知识,你可以考虑读他的文章。考虑两个二极管使用阴极相互连接,则汇合点可以延伸形成基极端子,两个阳极端作为PNP晶体管的集电极和发射极。类似地,如果你连接二极管的阳极端,那么阳极的交汇点可以延伸到基极端,两个阴极端作为NPN晶体管的集电极和发射极。

晶体管工作原理(BJT)

实际上晶体管的工作原理很简单,它可以用作开关或放大器。但是为了基本的理解,让我们从如何开始晶体管作为开关在电路中工作。

当控制电压提供给基本引脚时,所需的基电流(IB流入由a控制的底座引脚基地电阻器.这个电流打开晶体管(开关关闭),并允许电流从集电极流向发射极。这个电流叫做集电极电流(IC集电极和发射极之间的电压称为V.正如你在图像中看到的,我们正在使用一个低电平的电压,如5V,以驱动使用这个晶体管的12V的更高电压负载。

现在对于理论,考虑一个NPN晶体管,BE结是正向偏压CB结为反向偏置.结CB处的耗散区宽度大于结BE处的耗散区宽度。当BE结正向偏置时,它降低了势垒电位,因此电子开始从发射极流向基极。基区非常薄,与其他区域相比,它是轻掺杂的,因此它由非常少的空穴组成,从发射极流出的电子将与基区中存在的空穴重新结合,并开始以基电流的形式流出基区。大量剩下的电子将以集电极电流的形式穿过反向偏置集电极结。

NPN晶体管工作

基于基尔霍夫电流定律时,我们可以将当前方程框定为

E=我B+我C

我在哪里,E,我B,和我C分别为发射极、基极和集电极电流。此时基极电流与发射极和集电极电流相比会非常小,因此,E~我C

类似地,当你考虑PNP晶体管时,它们的工作方式与NPN晶体管相同,但在NPN晶体管中,大多数载流子是空穴(带正电荷的粒子),而在NPN晶体管中,载流子是电子(带负电荷的粒子)。

BJT的特点

BJT可以以三种不同的配置连接,保持一个终端公用,使用其他两个终端作为输入和输出。这三种类型的配置对施加到电路上的输入信号的响应不同,这是因为静态特征北京jt。这三个不同构型的BJT都列在下面。

  • CB (Common Base)配置
  • CE (Common Emitter)配置
  • CC (Common Collector)配置

其中,公共底座配置将有电压增益,但没有电流增益,而公共收集器配置有电流增益,但没有电压增益,公共发射器配置将有电流和电压增益。

CB (Common Base)配置

公共基础配置也称为接地底座配置,其中BJT的基底作为输入和输出信号之间的公共连接。BJT的输入通过基极和发射极终端应用,BJT的输出通过基极和集电极终端获得。输入电流(IE)流经发射极的电流将相当高,当与基极电流(IB)和集电极电流(IC),因为发射极电流是基极电流和集电极电流的和。由于集电极的输出电流小于发射极的输入电流这种配置的电流增益将是单位(1)或更少

晶体管公共基极配置

输入特征

输入特性曲线对于公共基配置绘制在发射极电流I之间E基极和发射极之间的电压V海尔哥哥.在公共基极配置期间,晶体管向前偏置,因此它将显示类似于p-n二极管的正向特性E固定V的增量海尔哥哥当VCB增加。

公共基础配置输入特征

输出特性

给出了在集电极电流I之间的公共基配置的输出特性C和集电极和基极V之间的电压CB,这里是发射器电流IE是测量参数。根据运算,曲线上有三个不同的区域活跃的地区,此时BJT工作正常,发射极结反向偏置。接下来是饱和区域其中发射极和集电极结都是正向偏置的。最后,截止区其中发射极和集电极结都是反向偏置的。

公共基本配置输出特征

CE配置

共发射极配置也称为接地发射极配置,其中发射极作为应用在基极和发射极之间的输入和在收集器和发射极之间获得的输出之间的公共终端。此配置生成最高电流和功率增益与其他两种类型的配置相比,这是因为输入阻抗低,因为它连接到正偏PN结,而输出阻抗高,因为它是为反向偏PN结获得的。

晶体管共发射极配置

输入特征

输入共同发射器配置的特征在基电流IB基极和发射极之间的电压V.在这里,集电极和发射极之间的电压是最常见的参数。可以看到,除了参数的变化,之前的构型的特征曲线并没有太大的区别。

通用发射器配置输入特性

输出特性

输出特性在集电极电流I之间绘制C以及集电极和发射极V之间的电压CE.的CE配置中也有三个不同的区域活跃的地区中,集电极结反向偏置,发射极结正向偏置截止,发射极结轻微反向偏置而集电极电流未完全切断,最后,在饱和区域时,集电极和发射极结均正向偏置。

通用发射器配置输出特性

CC (Common Collector)配置

公共收集器配置也称为接地收集器配置,其中收集器终端保持为跨底座和发射极应用的输入信号和跨收集器和发射极获得的输出信号之间的公共终端。这种配置通常称为电压跟随器或发射极跟随器电路.此配置将用于阻抗匹配应用由于它具有很高的输入阻抗,在几十万欧姆的区域内同时具有相对较低的输出阻抗。

晶体管公共集电极配置

双极结晶体管(BJT)的应用

BJT可用于逻辑电路、放大电路、振荡电路、多振子电路、剪切电路、定时器电路、延时电路、开关电路等各种应用场合。

包的类型

不同类型的IC包

为了更好地应用于不同类型的应用,bjt有多种封装,如TO-3、TO-5、TO-8、TO-18、TO-36、TO-39、TO-46、TO-52、TO-66、TO-72、TO-92、TO-126、TO-202、TO-218、TO-220、TO-226、TO-254、TO-257、TO-258、TO-259、TO-264和TO-267。你也可以查看我们的不同类型的IC封装文章了解流行的类型及其名称。

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