晶體三極管的結(jié)構(gòu)和作用以及工作原理

晶體三極管是一種半導(dǎo)體器件，廣泛應(yīng)用于電子電路中。它由三個(gè)區(qū)域構(gòu)成，分別是一個(gè)N型半導(dǎo)體區(qū)域（稱為發(fā)射區(qū)或發(fā)射極）、一個(gè)P型半導(dǎo)體區(qū)域（稱為基區(qū)或基極）和再一個(gè)N型半導(dǎo)體區(qū)域（稱為集電區(qū)或集電極）。晶體三極管通過(guò)控制基極電流來(lái)控制集電極電流，以實(shí)現(xiàn)信號(hào)放大和開(kāi)關(guān)動(dòng)作。

首先，我們來(lái)看晶體三極管的結(jié)構(gòu)。晶體三極管由三個(gè)不同摻雜程度的半導(dǎo)體區(qū)域構(gòu)成。通常，兩個(gè)N型半導(dǎo)體區(qū)域夾著一個(gè)P型半導(dǎo)體區(qū)域。NPN型晶體三極管中，P型區(qū)域被稱為基區(qū)，兩個(gè)N型區(qū)域被稱為發(fā)射區(qū)和集電區(qū)。PNP型晶體三極管則是NPN型晶體三極管的反向結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)使得晶體三極管具有兩個(gè) PN 結(jié)并聯(lián)的 PN 結(jié)型雙極型電容。

晶體三極管的作用是作為電子電路中的放大器和開(kāi)關(guān)。作為放大器時(shí)，它可以放大微弱的信號(hào)電壓或電流，并將其輸出為較大的信號(hào)。作為開(kāi)關(guān)時(shí)，它可以將一個(gè)電路通路打開(kāi)或關(guān)閉，實(shí)現(xiàn)數(shù)字電路和模擬電路中的信號(hào)控制和處理。

晶體三極管的工作原理主要依賴于控制基極電流來(lái)控制集電極電流。這里以NPN型晶體三極管為例進(jìn)行說(shuō)明。當(dāng)發(fā)射結(jié)正向偏置而集電結(jié)反向偏置時(shí)，實(shí)際上是將兩個(gè) PN 結(jié)以緊密的方式連接在一起。這時(shí)，emit-ter結(jié)上的電子開(kāi)始從發(fā)射區(qū)注入到基區(qū)，并且在基區(qū)中擴(kuò)散。而基區(qū)的厚度和材料的導(dǎo)電性決定了基極電流的大小。當(dāng)發(fā)射區(qū)中的電子注入到基區(qū)時(shí)，由于基區(qū)是 P型，電子會(huì)與基區(qū)中的空穴進(jìn)行復(fù)合。

在基區(qū)的電子和空穴復(fù)合過(guò)程中，會(huì)將一個(gè)電子帶到 P區(qū)，形成一個(gè)通過(guò)發(fā)射結(jié)到達(dá)基極的小電流。這個(gè)電流被稱為基極電流?；鶚O電流決定著發(fā)射區(qū)電子注入到基區(qū)的速率和數(shù)量。當(dāng)基極電流之達(dá)到一定程度時(shí)，發(fā)射區(qū)電子注入到基區(qū)的速率就足以保持基區(qū)中有一定數(shù)量的電子流動(dòng)。在這種情況下，發(fā)射區(qū)注入到基區(qū)的電子的總數(shù)與基區(qū)中的空穴數(shù)幾乎相等。

而在基區(qū)中的電子流向集電極，形成集電極電流。集電極電流是基極電流的放大倍數(shù)，這個(gè)倍數(shù)被稱為晶體三極管的集電電流增益。當(dāng)基區(qū)電流增大時(shí)，集電極電流也隨之增大。因此，通過(guò)控制基極電流，可以對(duì)集電極電流進(jìn)行精確的控制，實(shí)現(xiàn)信號(hào)的放大。

當(dāng)基極電流很小或沒(méi)有時(shí)，晶體三極管就處于截止?fàn)顟B(tài)，集電極電流接近于零。當(dāng)基極電流增加到一定程度時(shí)，晶體三極管進(jìn)入飽和狀態(tài)，集電極電流達(dá)到最大值。因此，晶體三極管可以將輸入信號(hào)的小變化放大成較大的輸出變化，實(shí)現(xiàn)了信號(hào)放大的功能。

總結(jié)起來(lái)，晶體三極管的結(jié)構(gòu)是由三個(gè)不同摻雜程度的半導(dǎo)體區(qū)域構(gòu)成的，其作用是作為電子電路中的放大器和開(kāi)關(guān)。其工作原理是通過(guò)控制基極電流來(lái)控制集電極電流，實(shí)現(xiàn)信號(hào)的放大和開(kāi)關(guān)控制。