双极型晶体管简介和饱和状态说明

双极型晶体管（BJT）简介

双极性晶体管（BJT）是利用其中两个端子之间的电流控制第三端的电流。通过这种方式，这个三端器件可以用来实现受控源。通过利用控制信号使第三端的电流从0变化到一个较大的值。1948年，BJT在贝尔实验室被发现，它开创了固体电路的新纪元，也促使了电子学改变了人们的工作和生活方式。BJT的出现也导致了信息技术的统治地位以及知识经济的出现。在出现后的30年间，双极性晶体管是分立器件集成电路设计者的首选器件。简介直到20世纪70年代到80年代，MOSFET才逐渐成为BJT的有力竞争者。目前，MOSFET毫无疑问是应用最广泛的电子器件，CMOS技术是集成电路设计的首选技术。然而，BJT仍然是一个重要的器件，并在某些应用中具有一定的优势。如在汽车电子仪器中，利用了BJT在恶劣环境下的高可靠性。BJT目前在分立元件电路设计中非常普及。简介

在很多的模拟电路应用中，BJT仍然是一个深受人们喜爱的器件，特别在超高频应用中，如无线系统中的射频电路（RF）。另外，现在也仍然在使用基于双极性晶体管的超高速数字逻辑电路，即射极耦合逻辑（ECL）。双极型晶体管还可以和MOSFET结合起来创建一种新的电路，这种电路利用了MOSFET的高输入阻抗和低功耗的优点以及双极型晶体管的超高频性能和大电流驱动能力的优点，这种技术称为BiMOS或BiCMOS，目前获得了越来越广泛的应用。

晶体管的四个工作模式比较发射结正向偏置且集电结反向偏置模式外部条件特点截止发射结电压小于开启电压且集电结反偏放大饱和发射结和集电结均正向偏置

反向放大发射结反偏，集电结正偏晶体管作为放大器工作在放大模式开关应用开关应用应用范围有限但概念重要放大状态下电流组成（不考虑少子扩散形成的电流）注入电子扩散电子收集电子复合电子注入空穴发射区基区集电区发射结正偏集电结反偏少子引起的漂移电流通常很小，可以忽略。在双极型晶体管中，两种极性的载流子（空穴和电子）都参与电流的传导过程，所以称为双极型。放大状态下特点只要集电结正偏，就能形成集电极电流，而且电流的大小和集电结电压的大小无关。集电极电流和基区的宽度成反比，和发射结的面积成正比。

共射直流电流放大系数和基区宽度以及基区和发射区的相对掺杂比有关，为了得到较大的值，基区必须薄而且是低掺杂，发射区要重掺杂。晶体管结构EBCNPN不同区的宽度和掺杂浓度都不相同，因此BJT的结构是不对称的。如果发射极和集电极交换的话，性能将出现很大的变化。CBENPNE和C极交换后的BJT如图所示，如果工作在放大状态，为区分，将此时的和记为R和R，R和R之间的关系不变，但远小于正向模式下的值。R的典型范围为0.01到0.5，R相应的范围为0.01到1。（决定了饱和的特点）饱和模式通常认为，满足正向放大的条件是：发射结正偏，集电结反偏，即：UCB≥0。而在实际中，只有PN结两端的正向电压超过0.4V时，才能称为有效的正向偏置。因此，只有当UCB≤-0.4V，晶体管才从放大状态转为饱和状态，如图所示。饱和模式

在放大状态，集电结电压的大小和集电结电流的大小无关。当集电极的电压逐渐降低，即集电结正偏，集电极电流会逐步减小。

主要原因是集电结正偏，集电区多子（对于NPN型BJT，为电子）扩散产生扩散电流，这部分电流和发射区多子（对于NPN型BJT，也为电子）形成的扩散电流方向相反，当集电结正偏电压超过0.4V后，集电区多子形成的扩散电流越来越大，造成集电极电流变小。

发射结正偏电流集电结正偏电流由于集电结的结面积远大于发射结结面积，在相同正偏电压条件下，集电区的扩散电流远大于发射区形成的扩散电流。当电流iC减小到0时，此时uBC将小于uBE，从而导致饱和区集电结电压为0.1V到0.3V。如上图所示。饱和电压UCEsat和饱和电阻RCEsat工作在饱和区BJT的特点：1、电流ICsat小于

IB，由实际电路决定。2、饱和区的iC~UCE曲线很陡峭，说明饱和BJT有一个较低的集电极到发射极电阻RCEsat（数字电路中的开关特性）。工作在饱和状态的特性曲线饱和晶体管的等效电路饱和状态下特性曲线和等效电路饱和简化电路饱和晶体管的简化等效电路（我们采用简化等效电路）人有了知识，就会具备各种分析能力，明辨是非的能力。所以我们要勤恳读书，广泛阅读，古人说“书中自有黄金屋。”通过阅读科技书籍