晶體管

晶體管是現代電子學的重要基石。它們在初次出現時，就徹底背離了它們要代替的真空管（閥門），而且很多人難以理解它們的原理。但是，晶體管的優點遠遠勝過了它們的運行在物理學上的非常規性，而真空管也很快被人們遺忘了。與真空管相比，晶體管小而緊密，耗費的功率很小，并且不會大量生熱。如果沒有晶體管，人們就不可能制造出集成電路并達到今日普遍的小型化水平。

本節只是對晶體管的簡要概述，目的是幫助你入門，而不是要作為全面的教材。你若想了解晶體管的詳細工作原理，并想對UJT、SCR、TRIAC等其他固態元件有進一步了解，請參考附錄C中列出的參考書目。

1. 雙極結型晶體管

雙極結型晶體管（BJT）有兩種基本形式：PNP和NPN。這些器件得名的原因是它們利用P型和N型半導體的不同組裝方式。圖A-53展示了一個PNP器件，而圖A-54展示的是一個NPN器件。

圖 A-53　PNP BJT晶體管內部結構

圖 A-54　NPN BJT晶體管內部結構

對于NPN晶體管，集電極必須比發射極電壓更高�；鶚O-發射極和基極-集電極結點的工作原理和二極管相似。在NPN器件中，電流會流過基極-發射極結點，而基極-集電極結點反向偏置。PNP晶體管的結構與NPN相反。

晶體管的工作方式是通過向基極提供電流來調節發射極與集電極之間的電流大小。因此，一個小信號電流就可以控制一個大很多的電流，而發射極和集電極之間電流的變化量是晶體管增益（或h fe ）的函數。

在NPN晶體管的內部，基極和發射極的工作方式類似于二極管。流過集電極的電流I c 大約與流入基極-發射極結點的電流I b 成比例：

h fe 是晶體管的電流增益（β ）。

晶體管是非線性器件，因此輸入和輸出的關系曲線不是一條直線。根據h fe 的大小和其他因素，你可能需要通過對基極施加一個小的恒定直流偏置電壓來偏置晶體管，這樣就會使輸入信號進入晶體管響應曲線的直流區。如果不加偏置，輸入信號的某些部分就可能中斷或失真。

當晶體管用作開關時，要把它調節到飽和 狀態，即電流在集電極和發射極之間自由流動，而兩極之間的壓降最小。使晶體管達到飽和狀態的方法是提供足夠大的基極電流（I b ）。