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      晶體管如何工作?

      令人驚訝的是,首 個可運行晶體管于 1947 年 12 月 23 日面世,距今已有 70 年!1 晶體管或許是人們發明的**性的元器件之一。它的出現為集成電路、微處理器以及計算機內存的產生奠定了基礎。

      在本文中,我們將討論以下內容;

      何為晶體管?

      晶體管又稱雙極結型晶體管 (BJT),是由電流驅動的半導體器件,用于控制電流的流動,其中,基極引線中的較小電流控制集電極和發射極之間較大的電流。它們能用于放大弱信號,用作振蕩器或開關。

      晶體管通常由硅晶體制成,采用 N 和 P 型半導體層相互夾合形式。見下圖 1。

      圖 1:圖 1a 展示了 2N3904 TO-92 剖視圖,展示了連接到硅基的 E - 發射極、B - 基極和 C – 集電極引線。圖 1b 摘自 1958 年 5 月的 Radio-Electronics 雜志2,圖中顯示了 N 和 P 型層片及其排列情況(當時使用的是鍺材料)。

      晶體管密閉并封裝在塑料或金屬圓柱形外殼中,帶有三根引線(圖 2)。

      圖 2:各種流行封裝類型及尺寸對比。

      晶體管如何工作?

      我們將以 NPN 晶體管為例,來說明晶體管的工作原理。要了解這類元件如何作為開關運作,方法很簡單,即想像水流流經閥門控制的水管即可。水壓代表“電壓”,流經水管的水流代表“電流”(圖 3)。大水管代表集電/發射結,中間由閥門隔開,圖中閥門以灰色橢圓形表示,像一塊活動的擋板,由代表基極的小水管中的水流進行致動。閥門保持從集電極到發射極的水壓。當水流流經較小的水管(基極)時,將打開集電/發射結之間的閥門,讓水流經過發射極流向地面(地面表示所有水或電壓/電流的回路)。


      圖 3:該圖以圖形化的方式說明了晶體管的工作原理。當水流流經小水管(基極)時,將打開集電/發射結之間的閥門,讓水流經過發射極流向地面。

      為您的應用選擇晶體管

      如果只是想要打開電路或是開啟負載,您應當考慮以下幾點。確定您是想要通過正電流還是負電流(即分別為 NPN 或 PNP 類型)來偏置或激勵晶體管開關。NPN 晶體管由在基極偏置的正電流驅動(或打開),以控制從集電極到發射極的電流。PNP 型晶體管由在基極偏置的負電流驅動,以控制從發射極到集電極的電流。(注意,PNP 極性與 NPN 相反。)更多詳細信息,請參見下圖 4。

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