npn是一种晶体管的类型,是指由两个n型半导体夹一个p型半导体构成的结构,是一种双极性晶体管。
其中,n型半导体是指掺杂了杂质也称为施主原子(如P),杂质激发了一些自由电子,这些电子可在材料中自由移动。
p型半导体是指掺杂了杂质也称为受主原子(如B),每个杂质原子可以吸引一个电子而使晶体失去一个或多个自由电子。
npn晶体管有三层结构:一层为p型半导体,两层为n型半导体。
其中,p型半导体的掺杂浓度低于n型半导体,中间的n型半导体称为基区(base),外侧的两个n型半导体称为发射区(emitter)和集电区(collector)。
在基区中央,加一定大小的电压时,会形成一个n型区域,这个区域比平常n型半导体的浓度低,称作正常工作区(active region),可实现对基区电流的控制。
npn晶体管的工作原理是:在基区加电流(或电压)时,会在基区中央形成一个n型区域,使整个晶体管进入到放大状态;
在发射极施加一定电压时,发射极与基极直接触发(发射区的电子大量注入基区),拉开的集电子区发生明显变化,发射极电流得到放大(小电流控制大电流,即电流放大作用)。
在集电区施加一个正偏压,当发射区注入的电子与它碰撞后,会向集电区流动,即集电区电流的大小由发射区注入的电子决定。
这种从少量控制电流使晶体管能控制较大电流的性质,是npn晶体管被广泛应用的基础。
npn晶体管是集成电路的主要组成元件之一,应用非常广泛,包括但不限于以下几个方面:
1. 放大器:利用晶体管的电流放大作用,实现音频、射频、微波等信号的放大。
2. 拓扑电路:如电源开关、定时器、脉冲发生器等。
3. 数字逻辑电路:如计数器、串并转换等。
4. 电压调节器:通过晶体管的电流控制,调节不同的电压输出。
5. 半导体激光器:npn结构的晶体管经过改进后可应用于半导体激光器中,制备出高质量的激光。