双极型晶体管BJT的工作原理、类型及其与场效应FET的区别

双极型晶体管（BJT）又称半导体三极管或晶体三极管，是一种基本的电流控制型半导体器件，广泛应用于电子电路中进行电流放大和开关控制。它由两个紧密连接的PN结组成，形成了三个区域：发射区、基区和集电区，相应地，有三个电极：发射极、基极和集电极。

#双极型晶体管#有两种基本类型：NPN型和PNP型，这两种类型的晶体管工作原理相似，但载流子的类型和电流方向不同。在NPN型晶体管中，发射区为N型半导体，基区为P型，集电区为N型；而在PNP型晶体管中，发射区为P型，基区为N型，集电区为P型。

双极晶体管工作原理

NPN 型双极晶体管可以看作是两个共享阳极的二极管连接在一起。在双极晶体管的正常工作状态下，基极-发射极结（称此PN结“发射极结”）处于正向偏置状态，而基极-集电极（称此PN结“集电极”）处于正向偏置状态。结”）是反向偏置的。在没有施加电压的情况下，发射结的N区（该区的多数载流子）的电子浓度大于P区，部分电子会扩散到P区。同样，P区的部分空穴也会扩散到N区。这样，发射结上就会形成空间电荷区（也称为耗尽层），产生方向从​​N区到P区的内部电场。这个电场会阻碍上述扩散过程的进一步发生，从而达到动态平衡。此时，如果在发射结上施加正向电压，则上述载流子扩散运动与耗尽层中本征电场之间的动态平衡就会被打破，从而导致热激发电子注入到发射结中。基地地区。在NPN晶体管中，基极区是P型掺杂的，其中空穴是主要掺杂剂，因此该区域的电子被称为“少数载流子”。

一方面，从发射极注入基极区的电子在这里与大部分载流子空穴复合；另一方面，在偏置状态下，大部分电子会通过漂移运动到达集电极区，形成集电极电流。为了最大限度地减少电子在到达集电极结之前的复合，晶体管的基极区必须做得足够薄，使得载流子扩散所需的时间短于半导体少数载流子的寿命，并且基极的厚度必须小得多比电子的扩散长度（参见菲克定律）。在现代双极晶体管中，基极区的厚度通常为十分之几微米。需要注意的是，虽然集电极和发射极都是N型掺杂，但它们的掺杂程度和物理性质并不相同。因此，有必要区分双极晶体管和串联的两个相反方向的二极管。

双极晶体管类型

NPN晶体管

NPN晶体管是两种双极晶体管之一，由两层 N 型掺杂区和中间的一层 P 型掺杂半导体（基极）组成。输入到基极的微小电流将被放大，从而产生更大的集电极-发射极电流。当NPN晶体管的基极电压高于发射极电压、集电极电压高于基极电压时，晶体管处于正向放大状态。在这种状态下，晶体管的集电极和发射极之间有电流流动。放大电流是发射极注入基极区的电子（基极区少数载流子）在电场的推动下漂移到集电极的结果。由于电子迁移率高于空穴迁移率，目前使用的大多数双极晶体管都是 NPN 型。

NPN 双极晶体管的电气符号，基极和发射极之间的箭头指向发射极。

PNP晶体管

另一种双极晶体管是PNP晶体管，它由两层P型掺杂区和中间的一层N型掺杂半导体组成。流过基极的微小电流可以在发射极处被放大。即当PNP晶体管的基极电压低于发射极时，集电极电压低于基极，晶体管处于正向放大区。

在双极晶体管电气符号中，基极和发射极之间的箭头指向电流流动的方向，与电子流动的方向相反。与NPN型相反，PNP型晶体管的箭头从发射极指向基极。

双极晶体管和场效应晶体管之间的区别

场效应晶体管（FET） 是一种压控半导体器件，输入电阻在108Ω～109Ω之间（高输入电阻），具有低噪声、低功耗、动态范围大、易于集成、无二次击穿、工作安全等特点。范围。目前，场效应管已成为双极型晶体管和功率晶体管最强劲的竞争对手。场效应晶体管主要分为两大类：结型场效应晶体管和绝缘栅场效应晶体管。

场效应管不等于MOS管，MOS管只是场效应管的一种；而场效应管只是晶体管的一种，分为单极晶体管和双极晶体管；至于如何区分，请看下面的介绍。

与双极晶体管相比，FET：

(1)在场效应晶体管中，导电过程是多数载流子的漂移运动，因此称为单极晶体管；在双极晶体管中，既有多数载流子的扩散运动，也有少数载流子的漂移运动。

(2)场效应管通过栅极电压uGS控制漏极电流iD，称为电压控制器件；双极型晶体管利用基极电流IB（或发射极电流iE）来控制集电极电流iC，称为电流控制器件。

(3)场效应管的输入电阻较大；双极型晶体管的输入电阻较小。

(4)场效应管的跨导gm值小，双极型晶体管的β值大。在相同条件下，场效应管的放大能力没有晶体管高。

(5)结型场效应晶体管的漏极和源极可以互换使用。如果MOS管的衬底不接源极，d、s电极也可以互换使用； e极互换称为倒置工作状态，此时β会变得很小。

(6) FET可用作压控电阻。

(7)场效应管依靠多子导电，因此具有更好的温度稳定性、抗辐射性和更低的噪声。

FET也有一些缺点：如功率低、速度慢等。但由于其工艺简单、易于集成，在集成电路中得到广泛应用。

双极晶体管和单极晶体管的区别

1、 双极晶体管，全称双极结型晶体管（BJT），俗称三极管，是一种具有三个端子的电子器件。双极晶体管由三部分不同掺杂程度的半导体制成。晶体管中的电荷流动主要是由于载流子在PN结处的扩散和漂移运动。以NPN晶体管为例，根据设计，高掺杂发射极区的电子通过扩散的方式移动到基极。在基极区，空穴为多数载流子，电子为少数载流子。双极晶体管被归类为少数载流子器件，因为基极区域很薄，这些电子通过漂移运动移动到集电极，从而产生集电极电流。

2、 单结晶体管 （简称UJT）也称为基极二极管。只有一个PN结作为发射极、两个基极的三端半导体器件，早期被称为双基极二极管。其典型结构采用均匀轻掺杂、高电阻率的N型单晶半导体作为基极，两个基极两端欧姆接触，基极中心或偏向其中一极的位置进行浅扩散。该方法采用重掺杂制作PN结作为发射极。特别适用于开关系统中的张弛振荡器，可用于定时电路、控制电路和读出电路。