NPN型和PNP型晶体管的工作状态解析

2023-2-15 18:13:01 1314 NPN pnp 晶体管

晶体管是现代电子产品的基本组成部分之一。在二极管教程中，我们看到简单的二极管由两块半导体材料组成，形成一个简单的pn结。而晶体管是通过背靠背连接两个二极管而形成的三端固态器件。因此，它有两个PN结。

晶体管NPN型和PNP型结

晶体管工作状态

晶体管的工作原理类似于电子开关。它可以打开和关闭电流。晶体管背后的基本思想是，它允许您通过改变流经第二个通道的较小电流的强度来控制通过一个通道的电流。

1）截止状态（C）：基极电流为零。
2）放大状态（A）：发射机结正向偏置（即电压方向为P->N），集电极结反向偏置。
3）饱和状态（S）：发射极结和集电极结均为正向偏置。

工作状态
NPN型晶体管	PNP 型晶体管
Vb<Ve （C） Vc>Vb>Ve （A） Vb>Ve Vb>Vc （S）	Vb>Ve （C） Vc<Vb<Ve （A） Vb<Ve Vb<Vc （S）

在图（a）中，当NPN晶体管的b处没有电压输入时，c和e之间没有电流流动，三极管处于截止状态。
在图（b）中，当正电压输入到NPN晶体管的b时，e的N区的负电子被b中P区的正电子吸引。由于发电厂的作用，它们冲向（扩散）到基区，然而，只有部分负电子与正电子碰撞（复合）产生基极电流，另一部分负电子聚集在集电极结附近。由于电场的作用，聚集在集电极结中的负电子通过（漂移）集电极结。到达集电极区域后，它与聚集在c（N型半导体端子）中的正电子碰撞，产生集电极电流。

由此可见，基极电流越大，集电极电流越大。也就是说，当一个小电流输入集电极时，集电极可以获得大电流，现在晶体管处于放大状态。

需要注意的是，当基极电流达到一定水平时，集电极电流不再上升。此时，晶体管失去了电流放大效应，集电极和发射极之间的电压非常小。集电极和发射极等效于开关的导通状态。此时，晶体管处于饱和状态。
PNP晶体管的工作原理与NPN晶体管相同，只是偏置电压和电流的方向相反，电子和空穴的作用颠倒了。PNP晶体管使用Veb来控制从发射极区域通过基区入射到集电极区域的正电子，而NPN晶体管使用Vbe来控制从发射极区域通过基区进入集电极区域的负电子。
此外，在低功耗设计中，晶体管控制电路会对电路产生一定的影响。无论是NPN还是PNP，晶体管的PN结都会有漏电流。当I/O控制基极电压时，为了稳定基极电压，一般在NPN开关电路的基极上加一个下拉电阻。在PNP开关电路的设计中，基极增加了一个下拉电阻。上拉和下拉电阻根据控制芯片、晶体管和电路电压进行选择。