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什麼是電晶體?又是如何工作的?

令人驚訝的是,首個可運行電晶體於 1947 年 12 月 23 日面世,距今已有 70 年!1 電晶體或許是人們發明的最具革命性的元器件之一。它的出現為集成電路、微處理器以及計算機內存的產生奠定了基礎。

何為電晶體?

電晶體又稱雙極結型電晶體 (BJT),是由電流驅動的半導體器件,用於控制電流的流動,其中,基極引線中的較小電流控制集電極和發射極之間較大的電流。它們能用於放大弱信號,用作振蕩器或開關。

電晶體通常由矽晶體製成,採用 N 和 P 型半導體層相互夾合形式。

電晶體密閉並封裝在塑料或金屬圓柱形外殼中,帶有三根引線。

電晶體如何工作?

我們將以 NPN 電晶體為例,來說明電晶體的工作原理。要了解這類元件如何作為開關運作,方法很簡單,即想像水流流經閥門控制的水管即可。水壓代表「電壓」,流經水管的水流代表「電流」。

大水管代表集電/發射結,中間由閥門隔開,圖中閥門以灰色橢圓形表示,像一塊活動的擋板,由代表基極的小水管中的水流進行致動。閥門保持從集電極到發射極的水壓。

當水流流經較小的水管(基極)時,將打開集電/發射結之間的閥門,讓水流經過發射極流向地面(地面表示所有水或電壓/電流的迴路)。

 

為您的應用選擇電晶體

如果只是想要打開電路或是開啟負載,您應當考慮以下幾點。確定您是想要通過正電流還是負電流(即分別為 NPN 或 PNP 類型)來偏置或激勵電晶體開關。

NPN 電晶體由在基極偏置的正電流驅動(或打開),以控制從集電極到發射極的電流。PNP 型電晶體由在基極偏置的負電流驅動,以控制從發射極到集電極的電流。

確定偏置電壓後,所需的下一個變量是負載工作所需的電壓和電流量。這些變量將成為電晶體的最小額定電壓和電流。下表 1 和 2 提供了一些常見電晶體及其主要規格,包括其電壓和電流限制。

 

電晶體,NPN 和 PNP,引線式和表面貼裝式

表 1.常見引線式和表面貼裝式 NPN 和 PNP 電晶體。

電晶體,NPN 和 PNP,金屬圓柱形封裝

表 2.常見金屬圓柱形封裝的 NPN 和 PNP 電晶體。

電晶體電路示例

顯示的電路示例,通過激勵基極打開集射結,或者通過滑動開關向基極施加 5 伏電壓從而偏置電晶體以將其打開。該示例將點亮作為負載使用的 LED。

偏置基極時,需正確使用電阻器以防止過電流。我在試驗板中使用引線零件測試我的示例電路。多數工程師在要上市的新產品設計中使用電晶體時,會使用表面貼裝元器件(比 TO-92 封裝尺寸小許多)。此處連結將展示 3904 電晶體的各種封裝尺寸。

由於 2N3904 是 NPN 電晶體,所以基極需要正偏置(適當的電壓電平和電阻)才能打開集射結,以獲得合適的電流。此外,負載電阻器 (R1) 的使用也很重要,如此 LED 和電晶體中就不會有過多的電流經過。關於此電晶體的更多信息,請參見 2N3904 規格書。

資料來源https://kknews.cc/zh-tw/news/6o6xvyv.html

 

 

 

 

 

 

 

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