電晶體

電晶體是一種半導體元件，能作為電子開關或放大器，藉由對另一種材料施加電壓或電流，來控制電流在某種材料 (通常為矽) 中的流動。結構上，電晶體為三端元件，通常在 BJT 中配置為射極、基極、集極，或在 FET 中配置為源極、閘極、汲極。自從發明以來，電晶體已成為所有現代電子產品的基石，無論是數位邏輯電路、還是類比訊號處理系統。與早期的真空管不同，電晶體尺寸小、可靠性高、能效佳，透過操控電子或電洞在 p-n 接面或絕緣閘極間的移動來運作。了解不同電晶體類型之間的差異，包括 BJT、MOSFET、IGBT、JFET、PUT，有助於根據功能、功率需求、訊號特性，選擇最合適的元件。

電晶體的類型

• 雙極性接面電晶體 (BJT) 包括 NPN 與 PNP 配置在內，這類元件屬於電流控制型元件，其基極電流可用來調變較大的集極到射極電流。BJT 以其高電流增益和線性放大特性而聞名，非常適合音訊放大或低頻訊號調整等類比應用。然而，與場效元件相比，它們的輸入阻抗值相對較低，導致功耗更大。


• 場效電晶體 (FET)，特別是 MOSFET (金屬氧化物半導體 FET)，屬於電壓控制型元件，具備極高的輸入阻抗值。它們透過施加於絕緣閘極上的電場來調控電流，因此非常適合用於數位切換應用，效率極高N 通道 MOSFET 通常比 P 通道元件具有更優異的導電性和切換速度，使其成為電力電子、邏輯電路的首選。


• 絕緣閘雙極電晶體 (IGBT) 結合了 MOSFET 的閘極控制特性與 BJT 的輸出驅動能力，使其在高電壓、高電流應用中表現出色。它們廣泛應用於電源逆變器、馬達驅動器、能量轉換系統，這些應用的切換效率和穩健性至關重要。


• 接面場效電晶體 (JFET) 在低雜訊、高阻抗值的類比電路中提供優異的效能。儘管 JFET 在許多方面已被 MOSFET 所取代，但由於其簡單性和穩定的特性，JFET 仍在 RF 放大、精密訊號調整中發揮作用。


• 可編程單結電晶體 (PUT) 專門用於定時電路、波形產生、觸發控制。這些元件透過設定閾值電壓來運作，一旦達到該電壓便會迅速切換，因此常用於振盪器與控制系統中。