芝識課堂【分立半導(dǎo)體】——微電子時代的“開啟者”：晶體管（上）

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1947年12月的貝爾實驗室里，誕生了人類歷史上第一顆晶體管，此后在電子設(shè)備中，晶體管開始逐漸取代電子管，開啟了一輪微電子革命。

在上兩期的【芝識課堂中】為大家介紹的二極管屬于二端子類型，接下來芝子將為大家介紹幾類三端子晶體管。

根據(jù)結(jié)構(gòu)的不同，三端子晶體管大致可分為雙極性晶體管（BJT）、場效應(yīng)晶體管（FET）和絕緣柵雙極晶體管（IGBT）。它們的主要區(qū)別在于內(nèi)部端極和PN結(jié)的構(gòu)造。

三種晶體管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖

其中雙極晶體管屬于電流驅(qū)動器件，場效應(yīng)晶體管和絕緣柵雙極晶體管屬于電壓驅(qū)動器件。

今天，我們將為大家說明一下雙極晶體管和絕緣柵雙極晶體管。

一、雙極晶體管（BJT）

雙極晶體管有兩種類型：NPN型（左圖）和PNP型（右圖），在這3層半導(dǎo)體中，中間一層為基極，外側(cè)兩層分別稱發(fā)射極和集電極。它具有放大信號的功能。

NPN型產(chǎn)品涵蓋了低耐受電壓到高耐受電壓產(chǎn)品，而PNP型產(chǎn)品的電壓耐受為400V或以下，其中以耐受200V或以下為其主流產(chǎn)品。

NPN型

PNP型

內(nèi)置偏置電阻型晶體管（BRT）

內(nèi)置偏置電阻型屬于雙極晶體管的一種，通常配合電子設(shè)備中的電阻器使用。通過插入電阻實現(xiàn)對輸入電流更加穩(wěn)定的控制，并且可以減少安裝面積。

工作原理圖

二、結(jié)型場效應(yīng)晶體管（JFET）

結(jié)型場效應(yīng)晶體管是通過改變外加電壓產(chǎn)生的電場強度來控制其導(dǎo)電能力的半導(dǎo)體器件。它具有輸入電阻高、熱穩(wěn)定性好、抗輻射能力強、噪聲低、制造工藝簡單、便于集成等特點。

施加在柵極和源極間的電壓的大小和方向決定著耗盡層的大小，從而控制通過電流的狀態(tài)。

工作原理圖

MOSFET

MOSFET的全稱為金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管，根據(jù)其通道的極性不同分為N溝道（左圖）和P溝道（右圖）兩種類型。N溝道型廣泛用于AC／DC電源、DC／DC轉(zhuǎn)換器、逆變器設(shè)備等，而P溝道型則用于負(fù)載開關(guān)、高邊開關(guān)等。

N溝道型

P溝道型

本期主要介紹了雙極性晶體管（BJT）、場效應(yīng)晶體管（FET）這兩大類。其中BJT晶體管的輸入阻抗低、反向電容大、安全工作區(qū)域較小；而作為場效應(yīng)晶體管的代表，MOSFET除了高輸入阻抗、小反向轉(zhuǎn)移電容、安全工作區(qū)域范圍大，還具有柵極功耗低和易于驅(qū)動的特點。因此MOSFET也成為了目前最受關(guān)注的晶體管類型。

下期預(yù)告

下期我們將重點為大家介紹MOSFET晶體管的結(jié)構(gòu)、工作原理及性能特點和優(yōu)勢，歡迎您繼續(xù)關(guān)注。

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