雙極性晶體管是什么控制器件

雙極性晶體管（英語：bipolar transistor），全稱雙極性結型晶體管（bipolar junction transistor， BJT），俗稱三極管，是一種具有三個終端的電子器件，由三部分摻雜程度不同的半導體制成，晶體管中的電荷流動主要是由于載流子在PN結處的擴散作用和漂移運動。

這種晶體管的工作，同時涉及電子和空穴兩種載流子的流動，因此它被稱為雙極性的，所以也稱雙極性載流子晶體管。這種工作方式與諸如場效應管的單極性晶體管不同，后者的工作方式僅涉及單一種類載流子的漂移作用。兩種不同摻雜物聚集區域之間的邊界由PN結形成。

雙極性晶體管能夠放大信號，并且具有較好的功率控制、高速工作以及耐久能力，，所以它常被用來構成放大器電路，或驅動揚聲器、電動機等設備，并被廣泛地應用于航空航天工程、醫療器械和機器人等應用產品中。

雙極性晶體管的工作區

可以根據晶體管三個終端的的偏置狀態，可以定義雙極性晶體管幾個不同的工作區。在NPN型半導體中（注意：PNP型晶體管和NPN型晶體管的電壓描述恰好相反），按發射結、集電結的偏置情況，工作區可以分為為

正向放大區（或簡稱放大區）：當發射結正向偏置，集電結反向偏置時，晶體管工作在放大區。大多數雙極性晶體管的設計目標，是為了在正向放大區得到最大的共射極電流增益bf。晶體管工作在這一區域時，集電極-發射極電流與基極電流近似成線性關系。由于電流增益的緣故，當基極電流發生微小的擾動時，集電極-發射極電流將產生較為顯著變化。

反向放大區：如果把上述處于正向放大區晶體管發射極、集電極的偏置電壓互換，則雙極性晶體管將工作在反向放大區。在這種工作模式中，發射極和集電極區域扮演的角色與正向放大區里正好相反，但是由于晶體管集電極的摻雜濃度低于發射極，反向放大區產生的效果與正向放大區并不相同。大多數雙極性晶體管的設計目標是盡可能得到最大正向放大電流增益，因此，反向放大區中的電流增益會比正向放大區中小一些（在常規的鍺晶體管中大約是2-3倍）。實際上，這種工作模式幾乎不被采用，但是為了防止錯誤接法造成器件損壞或其他危險，設計時必須予以考慮。此外，有些類型的雙極性邏輯器件也會考慮反向放大區的情況。

飽和區：當雙極性晶體管中兩個PN結均處于正向偏置時，它將處于飽和區，這時，晶體管發射極到集電極的電流達到最大值，即使增加基極電流，輸出的電流也不會再增加。飽和區可以在邏輯器件中用來表示高電平。

截止區：如果雙極性晶體管兩個PN結的偏置情況與飽和區恰好相反，那么晶體管將處于截止區。在這種工作模式下，輸出電流非常小（小功率的硅晶體管小于1微安，鍺晶體管小于即使微安），在數字邏輯中可以用來表示低電平。

雪崩擊穿：當施加在集電結上的反向偏置將超過集電結所能承受范圍時，這個PN結將被擊穿，若電流足夠大會造成器件損壞。此外，分析、設計雙極性晶體管電路時，還應當注意不能超過雙極性晶體管的最大集電極耗散功率Pcm。如果晶體管的工作功率小于這一數值，這些工作狀態的集合稱為安全工作區。如果晶體管的工作功率超過這個限度，將造成器件溫度超過正常范圍，器件的性能將產生較大的變化，甚至造成損壞。硅晶體管允許的結溫度介于150攝氏度和200攝氏度之間。可以通過降低內熱阻、使用散熱片和引入風冷、水冷、油冷等措施來提高最大允許耗散功率。

實際上，上述工作區之間并沒有絕對的界限，在較小電壓變化（小于幾百毫伏）范圍內，上面提到的不同區域之間可能有一定的重疊。