在看下面文字時(shí)，大家可以看一下BJT工作原理的科普視頻。

BJT,全稱是Bipolar Junction Transistor。

貝爾實(shí)驗(yàn)室的 Bardeen 和 Brattain于 1947 年發(fā)明了點(diǎn)接觸晶體管， Shockley 于 1948 年發(fā)明了雙極結(jié)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(xué)獎(jiǎng)、

shockley被稱為將硅帶進(jìn)硅谷的人，當(dāng)年他手下的8名員工，在1957 年離開肖克利半導(dǎo)體實(shí)驗(yàn)室創(chuàng)立仙童半導(dǎo)體(Fairchild Semiconductor),直接或間接參與了包括Intel和AMD在內(nèi)的數(shù)十家半導(dǎo)體公司的創(chuàng)建。

BJT的結(jié)構(gòu)可以看成一個(gè)三明治結(jié)構(gòu)，即兩個(gè)P型摻雜區(qū)域，中間夾著一個(gè)N型摻雜區(qū)域，或者兩個(gè)N型摻雜區(qū)域，中間夾著一個(gè)P型摻雜區(qū)域。

每個(gè)區(qū)域上都有一個(gè)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?yàn)榘l(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(shù)量。

BJT有三個(gè)端子，Base,Emitter和collector。理論上，每個(gè)端子有正有負(fù)，所以工作狀態(tài)的組合多達(dá)8種。

不過，只有一種工作狀態(tài)，是有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值的，具有放大效應(yīng)。那就是在BE之間的PN結(jié)正偏，BC之間的PN結(jié)反偏或者零偏的時(shí)候。

由于BJT的結(jié)構(gòu)上，存在兩個(gè)PN結(jié)，所以想要了解BJT的工作原理，還需要先復(fù)習(xí)一下PN結(jié)的相關(guān)狀態(tài)。

PN結(jié)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(jié)孤零零的待在那，外面沒有任何連接。

正偏，就是給PN結(jié)施加正向電壓，即PN結(jié)的P型區(qū)域?yàn)檎琋型區(qū)域?yàn)樨?fù)。

反偏，就是給PN結(jié)施加反向電壓，即PN結(jié)的P型區(qū)域?yàn)樨?fù)，N型區(qū)域?yàn)檎?/p>

為了保證BJT的功能能順利實(shí)現(xiàn)，其在結(jié)構(gòu)上還有以下幾個(gè)特點(diǎn)：

(1) 基區(qū)很薄很薄

(2) 發(fā)射極的摻雜濃度很高，即是重?fù)诫s。

有的同學(xué)會(huì)說，既然BJT的結(jié)構(gòu)顯示，BJT是由兩個(gè)PN結(jié)構(gòu)成的，那它的等效電路不就是兩個(gè)面對(duì)面的二極管嘍。所以，直接拿兩個(gè)二極管按下圖所示連接，不就構(gòu)成BJT了么?

如果真的這么簡(jiǎn)單的話，就沒BJT什么事了。再說了，上面那個(gè)電路哪有放大效應(yīng)，上面那個(gè)二極管處于反偏狀態(tài)，連個(gè)電流都過不去，何來放大?

所以，BJT雖然結(jié)構(gòu)上是兩個(gè)PN結(jié)，但是其實(shí)里面是有大大的心機(jī)在里面的。

再說到PN結(jié)的正偏和反偏兩種工作狀態(tài)。

PN結(jié)正偏時(shí)，其外置電壓，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)從P型區(qū)域指向N型區(qū)域的電場(chǎng)，這個(gè)電場(chǎng)的方向與內(nèi)建電場(chǎng)的方向相反，因此，我們可以說，外置正向電壓會(huì)削弱PN結(jié)內(nèi)的電場(chǎng)，進(jìn)而降低PN結(jié)內(nèi)的勢(shì)壘(potential barrier)。而potential barrier是阻礙擴(kuò)散電流運(yùn)動(dòng)的，所以勢(shì)壘降低，會(huì)允許更大的擴(kuò)散電流。

擴(kuò)散電流包括兩部分，一個(gè)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?fù)诫s，而基極是p型的輕摻雜，所以擴(kuò)散電流中電子電流要遠(yuǎn)大于空穴電流。

PN結(jié)反偏時(shí)，其外置電壓會(huì)產(chǎn)生一個(gè)從N型區(qū)域指向P型區(qū)域的電場(chǎng)，這個(gè)電場(chǎng)的方向與內(nèi)建電場(chǎng)的方向一致。所以，外置反偏電壓會(huì)增強(qiáng)PN結(jié)內(nèi)的電場(chǎng)，增加PN結(jié)內(nèi)的勢(shì)壘，進(jìn)而進(jìn)一步阻礙擴(kuò)散電流的運(yùn)動(dòng)。但是因?yàn)槠浜谋M區(qū)存在比較強(qiáng)的內(nèi)建電場(chǎng)，假設(shè)外部有一個(gè)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(huì)在內(nèi)建電場(chǎng)的作用下，迅速到達(dá)n型區(qū)域。

而當(dāng)BJT處于正常工作狀態(tài)時(shí)，就是BE間的PN結(jié)正偏(即VB>VE)，BC間的PN結(jié)反偏(VB

那么，會(huì)發(fā)生什么呢?

BE間的PN結(jié)正偏，則大量的電子流會(huì)從E極流向B極，同時(shí)會(huì)有少量的空穴流從B極流向E極?？紤]到PN結(jié)正偏，且基極很薄，所以其內(nèi)建電場(chǎng)很小，則這些電場(chǎng)產(chǎn)生的漂移電流可以忽略不計(jì);也就是說，上面的電子流和空穴流主要是屬于擴(kuò)散電流。

因?yàn)锽極很薄啊，所以流向B極的電子流，很容易就從B極的一邊到達(dá)B極的另一邊，而B極的另一邊則是BC間PN結(jié)的耗盡區(qū)。

因?yàn)锽C間的PN結(jié)反偏，所以其耗盡區(qū)內(nèi)的內(nèi)建電場(chǎng)會(huì)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(jiǎn)單地用兩個(gè)PN結(jié)來等效了，因?yàn)锽C間的PN結(jié)雖然反偏，但是因?yàn)锽JT的特殊結(jié)構(gòu)，其其實(shí)是有電流流過的。

審核編輯：湯梓紅