基础电子学 - 晶体管

在充分了解二极管（单个 PN 结）的工作原理之后，让我们尝试连接两个 PN 结，从而形成一个称为晶体管的新组件。晶体管是一种三端半导体器件，可调节电流或电压并充当信号的开关或栅极。

假设您有一个 FM 接收器，可以捕获您想要的信号。由于在旅途中会遇到干扰，接收到的信号显然会很弱。现在，如果按原样读取该信号，则无法获得公平的输出。因此我们需要放大信号。放大意味着增加信号强度。

这只是一个例子。凡是需要增强信号强度的地方都需要放大。这是由晶体管完成的。晶体管还充当在可用选项之间进行选择的开关。它还调节信号的输入电流和电压。

晶体管的结构细节

晶体管是一种三端固态器件，由两个二极管背对背连接而成。因此它有两个 PN 结。从其中存在的三种半导体材料中引出三个端子。这种类型的连接提供两种类型的晶体管。它们是PNP和NPN，分别表示介于两个P型之间的N型材料，另一种是介于两个N型之间的P型材料。

晶体管的结构如下图所示，它解释了上面讨论的想法。

从晶体管引出的三个端子表示发射极、基极和集电极端子。它们的功能如下所述。

PNP和NPN晶体管的符号如下所示。

上图中的箭头表示晶体管的发射极。由于晶体管的集电极必须消耗更大的功率，因此它被做得很大。由于发射极和集电极的特定功能，它们不能互换。因此，在使用晶体管时始终要牢记端子。

在实用的晶体管中，发射极引线附近有一个凹口用于识别。PNP 和 NPN 晶体管可以使用万用表来区分。下图显示了不同的实际晶体管的样子。

到目前为止，我们已经讨论了晶体管的结构细节，但要了解晶体管的工作原理，首先我们需要了解偏置。

我们知道晶体管是两个二极管的组合，因此这里有两个结点。由于一个结位于发射极和基极之间，因此称为发射极-基极结，同样，另一个结称为集电极-基极结。

偏置是通过提供电源来控制电路的操作。两个 PN 结的功能是通过某些直流电源向电路提供偏置来控制的。下图显示了晶体管如何偏置。

看了上图就明白了

通过施加电源，发射极基极结始终处于正向偏置，因为发射极电阻非常小。集电极基极结反向偏置，其电阻稍高。在发射极结处，小的正向偏压就足够了，而在集电极结处必须施加高的反向偏压。

上述电路中所示的电流方向，也称为常规电流，是与电子电流相反的空穴电流的运动。

PNP 晶体管的工作原理可以通过查看下图来解释，其中发射极-基极结正向偏置，集电极-基极结反向偏置。

电压V _EE在发射极提供正电势，其排斥P型材料中的空穴，并且这些空穴穿过发射极-基极结到达基极区域。空穴与 N 区自由电子复合的百分比非常低。这提供了构成基极电流I _B的非常低的电流。_剩余的空穴穿过集电极-基极结，构成集电极电流IC，即空穴电流。

当空穴到达集电极端子时，来自电池负极端子的电子填充集电极中的空间。该流量缓慢增加，少数电子电流流过发射极，其中进入V _EE正极端子的每个电子通过向发射极结移动而被空穴取代。这构成了发射极电流I _E。

因此我们可以理解 -

NPN 晶体管的工作原理可以通过查看下图来解释，其中发射极-基极结正向偏置，集电极-基极结反向偏置。

电压V _EE在发射极提供负电势，该负电势排斥N型材料中的电子，并且这些电子穿过发射极-基极结到达基极区域。电子与 P 区自由空穴复合的百分比非常低。这提供了构成基极电流I _B的非常低的电流。剩余的空穴穿过集电极-基极结，构成集电极电流I _C。

当电子离开集电极端子并进入电池的正极端子时，来自电池V _EE的负极端子的电子进入发射极区域。该电流缓慢增加，电子电流流过晶体管。

因此我们可以理解 -

晶体管有很多优点，例如 -

存在一些缺点，例如由于功耗较低，它们不能用于高功率应用。它们具有较低的输入阻抗并且与温度相关。