雙極性接面電晶體(bipolar junction transistor)是由兩個接面所形成的三端
元件,中間有一夾層。從上圖可清楚地看出兩種不同的雙極性電晶體,其中圖
(a)為 PNP 型電晶體,圖(b)為 NPN 型電晶體,當電流方向是進入電晶體時,視為
正值。下圖可以看出以下標記號表示的兩端電壓,例如 VBE 表示基極對射極
的壓降。
因著雙極性電晶體具有兩個 P-N 接面,它們分別是:射極接面和集極接面,
而這兩個接面可外接順向偏壓或逆向偏壓,如此便有四種不同的排列組合,這也
是電晶體的四種工作模式,它們列於下表中。一般電晶體很少工作在反向模式。
在數位式的電子系統中,也就是在裝置的內部是以二進位方式運作的電子電路,
電晶體工作在截止和飽和模式,在此兩種模式下,電晶體可視為開關,不是開(
二進位系統的 0 )便是關(二進位系統的 1)。最後,若是電晶體作放大信號用,
則工作在線性模式。
下圖為 PNP 電晶體的共基極組態,共基極組態就是基極乃是集極偏壓電源與 射極偏壓電源的共同點。當然,也有共集極組態和共射極組態。
在上圖中,射極接面順向偏壓,而集極接面接逆向偏壓,如此射極接面的空
乏區變窄,集極接面的空乏區變寬。此時,電洞從射極進入基極,循兩條路徑流
動,一部分流到基極接線端,由於基極雜質濃度低,所以電子數較少,流入基極
接線的電流(IB)就較小,約 5 %或更少的電洞進入基極的電子中,此電流稱為
復合電流(recombination current)。另一部分則通過基極進入集極,由於基極寬
度很薄,當電洞大量注入時,會擴散到集極接面空乏區處,被電場所吸引,流至
集極接腳,此部分約佔 95 %的電洞流至集極。
射極電流為基極電流與集極電流之和。
若基極愈窄,基極雜質濃度愈低,則α值愈接近 1 。實際上許多電晶體的α均
在0.95 至 0.99 之間。
下圖為共射極組態電路,它是以射極作輸出端與輸入端的共同點, IB 為
輸入電流,VBE 為輸入電壓, IC 為輸出電流, VCE 為輸出電壓。
下圖為 PNP 電晶體的共基極組態電路(CB),基極乃輸出端與輸入端的
共同點。
下圖為共集極組態電路(CC),集極作為輸出端與輸入端的共同點。
電晶體的三支接腳,基極(B)、集極(C)、和射極(E),可以利用三用 電表簡單地判別出。電晶體的 hFE 值也可測得。
將三用電表的紅棒(-)和黑棒(+)測電晶體的任意兩支接腳,若呈低阻
值,則其中有一腳為基極(B)。之後,將紅棒(-)移至第三支腳,若仍呈低
電阻,則未移動的黑棒所接的腳為基極,並得知此電晶體為 NPN 型,如下圖(a)所
示。(此時三用電表置於R x 1K 檔)。剩下的二支腳( E 和 C )如何判別呢?您
若直接用三用電表測這二支接腳,無論極性如何對換,均呈高阻值。如下圖(b)所
示。
三用電表仍置於 R x 1K 檔,並且假設電晶體的一腳集極(C),另一腳為射 極(E)。將手指按住基極接腳和假設為集極的接腳,用三用電表的黑棒(+) 測集極(C),以及用紅棒(-)測射極(E),若呈低電阻,則假設正確,如下 圖(a)所示。若呈高電阻,便是假設錯誤,如下圖(b)所示。
判別 PNP 電晶體的方式與上述者相似,在此不再敘述。
電晶體三支接腳的極性判別出來後,緊接著可以利用三用電表測電晶體的
hFE值。將三用電表置於 R x 10 檔,再將下圖(a)的連接線插於〞 N〞孔(測 NPN
電晶體時)或〞 P〞孔(測 PNP 電晶體時),如下圖(b)(c)所示,接妥電路,指針
會偏轉,直接讀取 hFE值。