03 双极结型晶体管 BJT
1. NPN 型三极管的工作原理
NPN 型三极管由两个 N 型区和中间的 P 型区构成，形成发射极 E、基极 B 和集电极 C 三个端子，以及两个 PN 结。
图：NPN 三极管由 N 型发射区、P 型基区和 N 型集电区构成
1.1 仅施加一个偏置电压
图：仅施加单一偏置时，两个 PN 结不能同时满足放大区工作条件
仅施加一个偏置电压时，一个势垒区减弱，另一个势垒区增强，NPN 型三极管不能形成完整的集电极电流通路。
1.2 同时设置发射结与集电结偏置
图：发射结正偏、集电结反偏时的载流子运动
当发射结正向偏置、集电结反向偏置时，发射极向基区注入电子。由于基区较薄，大部分电子穿过基区并在集电结电场作用下进入集电区，最终形成集电极电流。
基极电流增大时，发射极注入基区的电子数量增加，集电极电流也随之增大。直流电流放大倍数可写为：
$$
\beta = \frac{i_C}{i_B}
$$
直观理解
可以用水流与闸门作类比：基极控制量相当于闸门开度，较小的控制变化可以调节较大的集电极—发射极电流。这个类比有助于建立直观认识，但不能替代半导体载流子模型。
图：用水流和闸门直观理解基极电流对集电极电流的控制
2. 功率 BJT 的结构特点
图：功率 BJT 的纵向多层结构
为了保持较大的电流增益 $\beta$，发射区的掺杂浓度通常高于基区。功率 BJT 采用适合承受较大电流和电压的纵向结构，三个端子分别为发射极 E、基极 B 和集电极 C。
图：NPN 与 PNP 三极管的端子和电路符号
3. 功率 BJT 的静态特性
3.1 输入特性
输入特性描述基极电流 $i_B$ 与基极—发射极电压 $u_{BE}$ 的关系，并以集电极—发射极电压 $u_{CE}$ 为参变量。
图：不同 $u_{CE}$ 条件下 $i_B$ 与 $u_{BE}$ 的关系
由图可见，在 $u_{BE}$ 不变时，随着 $u_{CE}$ 增大，$i_B$ 会有所减小，输入特性曲线相应发生偏移。
3.2 输出特性
输出特性用于描述集电极电流 $i_C$ 与集电极—发射极电压 $u_{CE}$ 的关系。当前笔记已记录：
- $V_{CEO}$ 表示基极开路条件下集电极—发射极可承受的电压参数。
- 当基极电流 $i_B$ 近似为零时，集电极电流 $i_C$ 也接近于零。
4. 当前学习进度
功率 BJT 的输出特性和动态特性尚未整理完成，本节笔记仍在更新。
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