BJT,全稱是Bipolar Junction Transistor。
貝爾實驗室的 Bardeen 和 Brattain于 1947 年發(fā)明了點接觸晶體管, Shockley 于 1948 年發(fā)明了雙極結型晶體管。為表彰這一成就,肖克利、巴丁和布拉頓共同獲得了 1956 年諾貝爾物理學獎、
shockley被稱為將硅帶進硅谷的人,當年他手下的8名員工,在1957 年離開肖克利半導體實驗室創(chuàng)立仙童半導體(Fairchild Semiconductor),直接或間接參與了包括Intel和AMD在內的數十家半導體公司的創(chuàng)建。
BJT的結構可以看成一個三明治結構,即兩個P型摻雜區(qū)域,中間夾著一個N型摻雜區(qū)域,或者兩個N型摻雜區(qū)域,中間夾著一個P型摻雜區(qū)域。
每個區(qū)域上都有一個端子,分別為基極(base),發(fā)射極(emitter)和 集電極(collector).
之所以這樣取名,是因為發(fā)射極發(fā)射載流子,集電極收集載流子,而基極控制這些載流子的數量。

BJT有三個端子,Base,Emitter和collector。理論上,每個端子有正有負,所以工作狀態(tài)的組合多達8種。
不過,只有一種工作狀態(tài),是有實際應用價值的,具有放大效應。那就是在BE之間的PN結正偏,BC之間的PN結反偏或者零偏的時候。
由于BJT的結構上,存在兩個PN結,所以想要了解BJT的工作原理,還需要先復習一下PN結的相關狀態(tài)。
PN結有兩種工作狀態(tài),確切的說,是有三種,即零偏,正偏和反偏。
零偏,就是PN結孤零零的待在那,外面沒有任何連接。
正偏,就是給PN結施加正向電壓,即PN結的P型區(qū)域為正,N型區(qū)域為負。
反偏,就是給PN結施加反向電壓,即PN結的P型區(qū)域為負,N型區(qū)域為正。

為了保證BJT的功能能順利實現,其在結構上還有以下幾個特點:
(1) 基區(qū)很薄很薄
(2) 發(fā)射極的摻雜濃度很高,即是重摻雜。
有的同學會說,既然BJT的結構顯示,BJT是由兩個PN結構成的,那它的等效電路不就是兩個面對面的二極管嘍。所以,直接拿兩個二極管按下圖所示連接,不就構成BJT了么?

如果真的這么簡單的話,就沒BJT什么事了。再說了,上面那個電路哪有放大效應,上面那個二極管處于反偏狀態(tài),連個電流都過不去,何來放大?
所以,BJT雖然結構上是兩個PN結,但是其實里面是有大大的心機在里面的。
再說到PN結的正偏和反偏兩種工作狀態(tài)。
PN結正偏時,其外置電壓,會產生一個從P型區(qū)域指向N型區(qū)域的電場,這個電場的方向與內建電場的方向相反,因此,我們可以說,外置正向電壓會削弱PN結內的電場,進而降低PN結內的勢壘(potential barrier)。而potential barrier是阻礙擴散電流運動的,所以勢壘降低,會允許更大的擴散電流。
擴散電流包括兩部分,一個是從n型區(qū)域流向p型區(qū)域的電子電流;另一部分是從p型區(qū)域流向n型區(qū)域的空穴電流。NPN型BJT的發(fā)射極是n型的重摻雜,而基極是p型的輕摻雜,所以擴散電流中電子電流要遠大于空穴電流。
PN結反偏時,其外置電壓會產生一個從N型區(qū)域指向P型區(qū)域的電場,這個電場的方向與內建電場的方向一致。所以,外置反偏電壓會增強PN結內的電場,增加PN結內的勢壘,進而進一步阻礙擴散電流的運動。但是因為其耗盡區(qū)存在比較強的內建電場,假設外部有一個電子被注射到p型區(qū)域靠近耗盡區(qū)的部分,那么該電子會在內建電場的作用下,迅速到達n型區(qū)域。

而當BJT處于正常工作狀態(tài)時,就是BE間的PN結正偏(即VB>VE),BC間的PN結反偏(VB
那么,會發(fā)生什么呢?
BE間的PN結正偏,則大量的電子流會從E極流向B極,同時會有少量的空穴流從B極流向E極??紤]到PN結正偏,且基極很薄,所以其內建電場很小,則這些電場產生的漂移電流可以忽略不計;也就是說,上面的電子流和空穴流主要是屬于擴散電流。
因為B極很薄啊,所以流向B極的電子流,很容易就從B極的一邊到達B極的另一邊,而B極的另一邊則是BC間PN結的耗盡區(qū)。
因為BC間的PN結反偏,所以其耗盡區(qū)內的內建電場會比較大,嗖的一下,耗盡區(qū)靠近B極的電子,就去了C極。
這邊就能解釋,為啥BJT不能簡單地用兩個PN結來等效了,因為BC間的PN結雖然反偏,但是因為BJT的特殊結構,其其實是有電流流過的。
審核編輯:湯梓紅
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原文標題:讀完這篇,你可能就對BJT有點了解了哈
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