25、双极结型晶体管：原理、模型与应用

双极结型晶体管：原理、模型与应用

1. 双极结型晶体管基础

双极结型晶体管（BJT）是一种三引脚器件，由三层交替掺杂 p 型和 n 型的半导体材料堆叠而成，因此有 NPN 和 PNP 两种类型。与场效应晶体管（FET）不同，BJT 是电流控制型器件，而 FET 是电压控制型器件。

1.1 结构与引脚

BJT 的三个引脚分别为集电极（Collector）、基极（Base）和发射极（Emitter）。以 NPN 晶体管为例，其基本结构虽看似发射极和集电极可互换，但实际晶体管的几何结构并不对称，互换后性能通常较差。

1.2 符号表示

在电路图中，BJT 的符号里箭头位于发射极，且从“P”指向“N” 。

1.3 工作状态

正常工作时，BJT 的基极 - 发射极结正向偏置，集电极 - 基极结反向偏置。在很多情况下，通过基极电流 (I_b)、集电极电流 (I_c)（或发射极电流 (I_e)）和集电极 - 发射极电压 (V_{ce}) 之间的关系，就能大致描述 BJT 的基本行为，而无需过多关注基极 - 发射极电压 (V_{be})。正向偏置的基极 - 发射极结会产生显著的基极电流 (I_b) 和较小的基极 - 发射极电压 (V_{be})。尽管集电极 - 基极结反向偏置，但由于基极 - 发射极结导通时基极区域会存在额外的载流子，集电极电流仍可能很大。这些额外载流子的运动主要由热扩散主导。若基极区域足够小，载流子扩散到集电极的可能性远大于通过基极流出。当没有额外注入的载流子时，集电极电流为反向饱和电流，在实际应用中几乎为零。

1.4 工作区域

通过测量不同 (