2023-04-26 10:14:25

晶体管（Transistor）、场效应管（FET）和双极型晶体管（BJT）是现代电子电路领域中的三大基本器件，它们被广泛应用于如计算机、手机、放大器、电源等各种电子产品中。本文将从三者的基本原理、工作方式以及使用场合等多个方面进行详细介绍。

一、晶体管（Transistor）

晶体管是一种三端二极管式半导体器件，其发明被视为现代电子、计算机和通讯技术实现的标志性事件。晶体管由三个掺杂不同的半导体材料构成，即n型半导体、p型半导体和n型半导体，其中，n型半导体和p型半导体分别被称为源极（Source）和漏极（Drain），而中间的p型半导体被称为基极（Base）。

1、晶体管的基本原理

晶体管的基本原理是“电流控制电流”。当一个逆向偏置的电压施加在基极上时，在p型半导体中形成一个细小的区域，称为截止区，这个区域可以阻碍电荷的流动，因此晶体管的电流状态可以被控制。通过调整不同视图之间的电压差，可以控制晶体管的电导，从而实现开关和放大等基本功能。

2、晶体管的工作方式

晶体管有两种工作状态：放大状态和截止状态。晶体管的放大状态是指在一个相对较小的输入电流下，晶体管可以输出一个比输入电流大很多倍的电流，也就是说晶体管可以将一个小信号放大成一个大信号，这种操作可以在放大器、收音机和电视机等领域中得到应用。晶体管的截止状态则是指晶体管电路的输出被完全隔断，就像一个开关一样。

3、晶体管的应用

晶体管广泛应用于各种电子设备中，具体包括以下几方面：

（1）电子开关：由于晶体管具有开关功能，因此它被广泛应用于各种电子开关设备中，例如闪光灯、电机驱动器、计算器等。

（2）电子放大器：广泛应用于声音、光学和无线通信等各种领域，例如功放、放大器、收音机、电视机、手机等。

（3）模拟电路：晶体管可以被用作模拟电路块，例如比较器、运放、数据转换器和样保持器等。

二、场效应管（FET）

场效应管，又称为场效应晶体管，是一种具有电荷控制的三端半导体器件，通过控制器件静态电荷分布而控制电流。在FET中，将外部电场应用于互补的pn结来控制电流。在FET中，有一个加了逆向电压的 pn 结，在这里会形成一个高反向电场。这个高反向电场可以通过加一个电荷，即输入设备的门极电压来控制电流。

1、场效应管的基本原理

场效应管的基本原理是用外加的电场来控制介质内随机分布的电荷。FET的中间部分是一个被称为渠道的半导体材料，两边分别为n型半导体与p型半导体外+反向偏置，在FET的工作原理中，控制电压被施加到控制电极（门极=Grid），而不是 pn 结。在载流子的区域存在因此从而改变器件的电导。

2、场效应管的工作方式

场效应管的工作方式分为两种模式，一个是线性模式，即输入电压的小变化会导致输出电流进行小幅变化的模式；另一个是开关模式，即输入电压上升或下降一个阈值，就可以完成器件的开关操作。由于场效应管灵敏度高、噪声小、替代三极管的价格低廉，因此它被广泛应用于有源滤波器、越棕波、电路检测、信号输入电路和放大器的输入阻抗等领域。

3、场效应管的应用

场效应管广泛应用于许多领域，包括以下几个方面：

（1）电子开关：场效应管可以在高能量、高频率信号上控制开关，通常被应用于数码电路、无线电、电声和交流电源等设备中。

（2）电子放大器：由于场效应管的放大率高，并且可用于制造低噪声放大器，所以在许多领域中，如放大器、滤波器、振荡器、电源和标准电路中得到广泛应用。

（3）锁相环：锁相环（Phase Locked Loop）是一种从一个参考信号中提取和锁定频率、相位和时钟信号等的电路。场效应管是锁相环电路中必不可少的组成部分。

三、双极型晶体管（BJT）

双极型晶体管是另一种常见的半导体元件，其工作原理与晶体管类似，都是基于N型、P型半导体之间的结构。BJT具有三个区域：发射极、基极和集电极。BJT的结构是双向的，而晶体管和场效应管则都是单向的。当考虑BJT时，有以下两种类型：NPN型双极晶体管和PNP型双极晶体管。

1、双极型晶体管的基本原理

双极型晶体管的基本原理是由外部电压调节当先输入的基极电流大小。当向基极提供一个小的电流时，它会放大并且可以在电流大小方面控制几百倍的放大。比起其他三种器件，双极晶体管最大的优点在于，该器件只需要一个小的电流就可以操控一个大的电流。

2、双极型晶体管的工作方式

双极型晶体管的工作方式分为两种模式：放大模式和切断模式。在放大模式下，通过基极的电流产生一个电流放大效应，由大小不同的电流进行控制。在切断模式下，BJT被禁止传播电流，并且其输出被完全隔离。此状态的过渡是由外部电压的变化引起的。

3、双极型晶体管的应用