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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。这些不起眼的组件几乎随处可见;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188金宝搏官方网站器只不过是大量晶体管的集合,它们被合成来执行集体操作。请记住,许多交换设备,比如BJT,MOSFET118金宝搏 可控硅双向可控硅双向开关二极管等可统称为晶体管。但是,晶体管中最基本(最古老)的是BJT晶体管,因此在本文中,我们将详细介绍这一点,您可以使用链接了解有关其他电源开关的更多信息。

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,可以用电子方式开关电路,你可以把它想象成普通的风扇或电灯开关,但你可以用电子方式控制,而不是手动打开它。从技术上讲,BJT是一个带有发射极、集电极和基脚的三端设备,通过发射极和集电极的电流由施加到基极的电流量控制。同样,你可以把发射极和集电极想成是开关的两端,而不是按开关,我们有可以接收控制信号的基脚。但它到底是如何工作的呢?以及如何使用晶体管来构建有趣的电路?这正是我们在本教程中要回答的问题。

BJT晶体管符号

让我们先从晶体管的象征这样你就可以在电路中识别它们。下图显示了两者的符号类型的晶体管.左边的这个是PNP晶体管的符号右边的那个是NPN晶体管的符号.正如我说的,你将能够看到三个终端发射极,集电极,和基地的类型的晶体管。

以下是象征

PNP晶体管和NPN晶体管之间的差异是发射器末端的箭头标记吗?如果您注意到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部移动到发射器。箭头的方向表示晶体管中的电流流动方向,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。

BC557晶体管工作

另一个重要的区别是,NPN晶体管在接收到基脚上的信号之前保持打开状态,而PNP晶体管保持关闭状态,直到控制信号被提供给基脚,如上GIF文件所示。

双极结晶体管的结构

BJT由三层半导体材料构成,如果是PNP晶体管,它将有两个P型区域和一个N型区域,同样,如果是NPN晶体管,它将有两个N型区域和一个P型区域。两个外层是集电极和发射极端子固定的地方,基极端子固定在中心层。

NPN与PNP晶体管

这种结构可以简单地用a来解释两个二极管类比晶体管如上图所示,如果你想了解更多有关二极管的知识,你可以考虑阅读他的文章。考虑两个二极管使用阴极连接在一起,那么交汇点可以延伸到基极,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,两个阴极端作为NPN晶体管的集电极和发射极。

晶体管(BJT)工作原理

实际上晶体管的工作非常简单,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开关在电路中工作。

当一个控制电压被提供给基脚时,所需的基极电流(我B流入由a控制的基脚基地电阻器.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(我C通过集电极和发射极的电压称为V.正如你在图像中看到的,我们使用低电压如5V来驱动更高电压负载12V使用这个晶体管。

现在对于理论,考虑一个NPN晶体管,BE结是正向偏压而CB结是反向偏置. 与BE结的耗尽区相比,CB结的耗尽区宽度更大。当BE结正向偏置时,势垒电位降低,因此电子开始从发射极流向基极。基极区域非常薄,与其他区域相比,其掺杂程度较轻,因此其由极少量的空穴组成,从发射极流出的电子将与基极区域中存在的空穴重新结合,并开始以基极电流的形式流出基极区域。留下的大量电子将以集电极电流的形式穿过反向偏置集电极结。

NPN型晶体管工作

基于基尔霍夫电流定律,我们可以将当前的方程框定为

E=我B+我C

我在哪里E,我B,和我C分别为发射极电流、基极电流和集电极电流。这里的基极电流与发射极和集电极电流相比非常小,因此,E~z~我C

类似地,当您考虑PNP晶体管时,它们以与NPN晶体管相同的方式工作,但是在NPN晶体管中,大多数电荷载流子是空穴(带正电粒子),但是在NPN晶体管中,电荷载流子是电子(带负电荷的粒子)。

的特点是

BJT可以在三种不同的配置中连接,其中一个端子共用,另两个端子作为输入和输出。这三种类型的配置响应不同的输入信号应用到电路,因为静态特性的是机器。这三个BJT的不同配置下面列出。

  • CB (Common Base)配置
  • CE (Common Emitter)配置
  • 普通采集器配置

其中,公共基配置将有电压增益,但没有电流增益,而公共集电极配置有电流增益,但没有电压增益,公共发射极配置将有电流增益和电压增益。

CB (Common Base)配置

公共基础配置也称为接地的基本配置,其中,BJT的基部作为输入和输出信号之间的公共连接。BJT的输入通过基极端子和发射极端子应用,BJT的输出通过基极端子和集电极端子获得。输入电流(IE通过发射极的电流与两个基极电流(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之和。由于集电极电流输出小于发射极电流输入此配置的电流增益将为单位(1)或更小

晶体管公共基极配置

输入特征

输入特性曲线在发射极电流I之间绘制公共基配置E以及基极和发射极之间的电压V海尔哥哥.在公共基配置期间,晶体管得到前偏,因此它将显示类似于p-n二极管的前向特性E增加固定V海尔哥哥当VCB增加。

公共基本配置输入特征

输出特性

在集电极电流I之间给出了公共基配置的输出特性C以及集电极与基极V之间的电压CB,这里是发射极电流IE为测量参数。根据操作,曲线上有三个不同的区域,首先是活动区,此时BJT将正常工作,发射极结反向偏置。接下来是饱和区域发射极和集电极结都是正向偏置的。最后,截止区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

公共发射极(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于基极和发射极之间的输入和在集电极和发射极之间获得的输出之间的公共终端。此配置将生成最高的电流和功率增益与其他两种配置相比,这是因为连接到正向偏置PN结时输入阻抗较低,而反向偏置PN结时输出阻抗较高。

晶体管共发射极配置

输入特征

输入公共发射极配置的特征在基极电流IB以及基极和发射极之间的电压V. 这里,集电极和发射极之间的电压是最常见的参数。如果您可以看到,除了参数变化外,先前配置的特性曲线之间不会有太大差异。

公共发射极配置输入特性

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之间的电压VCE.CE配置也有三个不同的区域,在活跃的地区在这种情况下,集电极结是反向偏置的,发射极结是正向偏置的截止,发射极结略微反向偏置,集电极电流未完全切断,最后,在饱和区域,集电极和发射极结都是正向偏置的。

公共发射极配置输出特性

普通采集器配置

公共集电极配置也称为接地集电极配置,其中集电极端子保持为施加在基极和发射极上的输入信号与通过集电极和发射极获得的输出信号之间的公共端子。此配置通常称为电压跟随器或发射极跟随器电路.这个配置对于阻抗匹配的应用程序由于它具有非常高的输入阻抗,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封装

为了在不同类型的应用中更好地使用,bjt可采用各种封装,例如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集成电路封装文章要知道流行的类型和他们的名字。

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