4-1 雙極性電晶體之構造及特性 4-2 電晶體之工作原理 4-3 電晶體之放大作用及組態簡介 4-4 電晶體之開關作用

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1 4-1 雙極性電晶體之構造及特性 4-2 電晶體之工作原理 4-3 電晶體之放大作用及組態簡介 4-4 電晶體之開關作用
第四章 雙極性接面電晶體 4-1 雙極性電晶體之構造及特性 4-2 電晶體之工作原理 4-3 電晶體之放大作用及組態簡介 4-4 電晶體之開關作用

2 參考資料網址 雙極性電晶體（維基百科）：

3 電晶體的基本構造 箭頭由P指向N (a) NPN型 箭頭由P指向N (b) NPN型 ▲圖4-2 電晶體的結構與電路符號

4 電晶體的操作原理 ▼表4-1 電晶體的操作模式 ▼表4-1 電晶體的操作模式 ▼表4-1 電晶體的操作模式 ▼表4-1 電晶體的操作模式
▼表4-1 電晶體的操作模式 ▼表4-1 電晶體的操作模式 ▼表4-1 電晶體的操作模式 ▼表4-1 電晶體的操作模式 ▼表4-1 電晶體的操作模式 ▼表4-1 電晶體的操作模式 工作區域 B-E 接面 （射極接面 JE） B-C 接面 （射極接面 JC） 功用 主動區 順向偏壓 逆向偏壓 線性放大器 飽和區 數位開關（ON） 截止區 數位開關（OFF） 反主動區 －

5 主動區 ▲圖4-3 電晶體的主動區工作示意圖 公式4-1-1 JE JC N+ 射極 P 基極 N 集極 多數載子 （電子）流 擴散電子流
IE 復合電子流 IC 少數載子 (電洞) 流 ICO 復合電洞流 少數載子 (電子) 流 IB ▲圖4-3 電晶體的主動區工作示意圖 公式4-1-1

6 飽和區 電晶體實際操作於飽和區時，可視為短路的狀態，即C-E兩端如同一閉合的開關（ON）。 ▲圖4-4 電晶體的飽和區工作示意圖
VBC微增將導致IC 劇減 JE JC N+ P N ▲圖4-4 電晶體的飽和區工作示意圖

7 截止區 電晶體操作於截止區時，各極間的電流為零，此時可視為斷路的狀態，即 C-E 兩端如同一打開的開關（OFF）。
空乏區阻止多數載子越過接面 JE JC N P N ▲圖4-5 電晶體的截止區工作示意圖

8 反主動區 此區域即是將電晶體在主動區工作時的射極（E）與集極（C）對調使用，如此會造成電晶體的放大倍數及逆向崩潰電壓下降。
部分電子與基極中的電洞復合 只有少量電子能越過IC JE JC 集極雜質濃度低，發射電子的數量少 N+ P N ▲圖4-6 電晶體的反主動區工作示意圖

9 電晶體的電流分量 ▲圖4-7 電晶體的電流方向與電路圖 ▲圖4-7 電晶體的電流方向與電路圖 公式4-2-1 公式4-2-2
(a) NPN型電晶體 (b) PNP型電晶體 ▲圖4-7 電晶體的電流方向與電路圖 ▲圖4-7 電晶體的電流方向與電路圖 公式4-2-1 公式4-2-2

10 電晶體的α、β 參數 α參數： （略小於1） β參數： （遠大於1） 公式4-2-3 公式4-2-4 公式4-2-5 公式4-2-6

11 註:集極不可以當成輸入端，基極不可以當成輸出端
電晶體放大電路 ▲圖4-8 放大器的示意圖 共用端 ▼表4-2 電晶體三種基本組態的接端 組態名稱 共用端 輸入端 輸出端 共射極（CE） 射極（E） 基極（B） 集極（C） 共集極（CC） 共基極（CB） 註:集極不可以當成輸入端，基極不可以當成輸出端

12 CE組態基本電路 由基極-射極（B-E）輸入，而由集極-射極（C-E）輸出。對於NPN型電晶體而言， ；因此輸入端電壓 ， 輸出端電壓 。
輸出端電壓 。 對於交流信號而言，電容器 ( 如CB及CC ) 視為短路 (a) 連接方式 (b) 基本放大電路 ▲圖4-9 NPN型電晶體共積極組態電路

13 CE組態輸入特性曲線 y軸為輸入電流IB， x軸為輸入電壓VBE。 ▲圖4-10 共射極組態輸入特性曲線

14 CE組態輸出特性曲線 y軸為輸出電流IC， x軸為輸出電壓VCE。 ▲圖4-11 共射極組態輸出特性曲線

15 CC組態基本電路 由基極-集極（B-C）輸入，而由射極-集極（E-C）輸出。對於NPN型電晶體而言， ；因此輸入端電壓 ，輸出端電壓 。
，輸出端電壓 。 對於交流信號 而言視為短路 (a) 連接方式 (b) 基本放大電路 ▲圖4-12 NPN型之共集極組態電路

16 CC組態輸出特性曲線 y軸為輸出電流IE， x軸為輸出電壓VEC。 ▲圖4-13 共集極組態輸出特性曲線

17 CB組態基本電路 由射極-基極（E-B）輸入，而由集極-基極（C-B）輸出。對於NPN型電晶體而言， ；因此輸入端電壓 ，輸出端電壓 。
(a) 連接方式 (b) 基本放大電路 ▲圖4-14 NPN型之共基極組態電路

18 CB組態輸入特性曲線 y軸為輸入電流IE， x軸為輸入電壓VEB。 ▲圖4-15 共基極組態輸入特性曲線

19 CB組態輸出特性曲線 y軸為輸出電流IC， x軸為輸出電壓VCB。 ▲圖4-16 共基極組態輸出特性曲線

20 漏電流 ICEO 與 ICBO 的關係 ：基極開路時，C、E間的 漏電流。 ：射極開路時，C、B間的 漏電流；通常會記為 。

21 ▼表4-3 電晶體三種組態放大器的主要特性比較
電晶體三種組態放大器比較 ▼表4-3 電晶體三種組態放大器的主要特性比較 共射極組態（CE） 共集極組態（CC） 共基極組態（CB） 輸入阻抗Zi 中等 甚高 低 輸出阻抗Zo 電流增益Ai 高（ ） 高（ ） 低（ ） 電壓增益Av 高 低（ 　） 最高 功率增益Ap = AiAv 相位關係 反相 同相 應用範圍 電壓與功率增益很大，是最廣泛使用的放大器 具有高輸入阻抗與低輸出阻抗，常用來匹配高輸出阻抗的電源及小負載，或當做緩衝器 高頻率響應較佳，常用於振盪器與高頻放大器

22 電晶體的額定值 ：最大集極散逸功率 ， 常數（為雙曲線） ：最大集極-射極電 壓 ：最大集極電流

23 電晶體之開關作用 電晶體工作於截止區及飽和區時，其功用有如一電子開關，可控制電流的傳導或截流。 ▲圖4-17 NPN型電晶體作為開關電路
(a) 電晶體截止（開路） (b) 電晶體飽和（短路） ▲圖4-17 NPN型電晶體作為開關電路

24 發光二極體（LED）驅動電路 工作條件： ：電晶體B、E間的導通電壓； ：LED的導通電壓； ：電晶體C、E間的飽和電壓。 公式4-4-3

25 繼電器（Relay）驅動電路(1) 工作條件： ：電晶體B、E間的導通電壓； ：電晶體C、E間的飽和電壓； ：繼電器線圈的內阻。
公式4-4-4 ：電晶體B、E間的導通電壓； ：電晶體C、E間的飽和電壓； ：繼電器線圈的內阻。 ▲圖4-19 繼電器驅動電路

26 繼電器（Relay）驅動電路(2) 動作原理 ▲圖4-20 驅動繼電器之應用電 電晶體飽和，繼 電器切換接點 電晶體截止，繼電器未動作
COM與常閉接點 接通，燈泡熄滅 COM與常開接點 接通，燈泡點亮 ▲圖4-20 驅動繼電器之應用電

27 加速電晶體開關之切換 並聯加速電容CB，通常為100pF ~ 1000pF左右。 ▲圖4-21 電晶體開關電路並聯加速電容