電子功率元件基礎之旅 – 電晶體 (上篇)

相信投入於電子應用市場中都會接觸到大大小小的電子元件，有二支腳到百支腳位的元件都有。今天就從第一篇來開啟功率元件的基歴之旅：電晶體

根據結構的不同，三端子電晶體大致可分為雙極電晶體（BJT）、場效應電晶體（FET）和絕緣柵雙極電晶體（IGBT）。它們的主要區別在於內部端極和PN結的構造。

                                             

                                                    (圖片來源東芝半導體：https://mp.weixin.qq.com/s/rYsfCK64VbdiCGdlHtKdwQ)

其中雙極電晶體屬於電流驅動器件，場效應電晶體和絕緣柵雙極電晶體屬於電壓驅動器件。今天，我們將為大家說明一下雙極電晶體和絕緣柵雙極電晶體。

一、雙極電晶體（BJT）

雙極電晶體有兩種類型：NPN型（左圖）和PNP型（右圖），在這3層半導體中，中間一層為基極，外側兩層分別稱發射極和集電極。它具有放大信號的功能。NPN型產品涵蓋了低耐受電壓到高耐受電壓產品，而PNP型產品的電壓耐受為400V或以下，其中以耐受200V或以下為其主流產品。

  

                                NPN 型                                                                                                      PNP型
                                         (圖片來源東芝半導體：https://mp.weixin.qq.com/s/rYsfCK64VbdiCGdlHtKdwQ)

內置偏置電阻型電晶體（BRT）

內置偏置電阻型屬於雙極電晶體的一種，通常配合電子設備中的電阻器使用。通過插入電阻實現對輸入電流更加穩定的控制，並且可以減少安裝面積。

                                     

                                                                                                    工作原理
                                          (圖片來源東芝半導體：https://mp.weixin.qq.com/s/rYsfCK64VbdiCGdlHtKdwQ)

二、結型場效應電晶體（JFET）

結型場效應電晶體是通過改變外加電壓產生的電場強度來控制其導電能力的半導體器件。它具有輸入電阻高、熱穩定性好、抗輻射能力強、雜訊低、製造工藝簡單、便於集成等特點。施加在柵極和源極間的電壓的大小和方向決定著耗盡層的大小，從而控制通過電流的狀態。

                          

                                                                                                                工作原理圖
                                                         (圖片來源東芝半導體：https://mp.weixin.qq.com/s/rYsfCK64VbdiCGdlHtKdwQ)

MOSFET
MOSFET的全稱為金屬氧化物半導體場效應電晶體，根據其通道的極性不同分為N溝道（左圖）和P溝道（右圖）兩種類型。N溝道型廣泛用於AC／DC電源、DC／DC轉換器、逆變器設備等，而P溝道型則用於負載開關、高邊開關等。

             

                                               N通道                                                                                                 P通道
                                       (圖片來源東芝半導體：https://mp.weixin.qq.com/s/rYsfCK64VbdiCGdlHtKdwQ)

此篇介紹了雙極電晶體（BJT）、場效應電晶體（FET）這兩大類。其中BJT電晶體的輸入阻抗低、反向電容大、安全工作區域較小；而作為場效應電晶體的代表，MOSFET除了高輸入阻抗、小反向轉移電容、安全工作區域範圍大，還具有柵極功耗低和易於驅動的特點。因此MOSFET也成為了最受關注的電晶體類型。