晶體管簡(jiǎn)介

　　晶體管，英文名稱(chēng)為transistor，泛指一切以半導(dǎo)體材料為基礎(chǔ)的單一元件，如二極管、三極管、場(chǎng)效應(yīng)管等等。晶體管具有整流、檢波、放大、穩(wěn)壓、開(kāi)關(guān)等多種功能，具有響應(yīng)速度快、精度高等特點(diǎn)，是規(guī)范化操作手機(jī)、平板等現(xiàn)代電子電路的基本構(gòu)建模塊，目前已有著廣泛的應(yīng)用。

　　晶體管的分類(lèi)

　　晶體管泛指所有半導(dǎo)體器件，包含N多種類(lèi)，因此其也具有多種不同的分類(lèi)方式。晶體管根據(jù)使用材料的不同可分為硅材料晶體管和鍺材料晶體管;根據(jù)極性的不同可分為NPN型晶體管和PNP型晶體管;根據(jù)結(jié)構(gòu)和制造工藝的不同可分為擴(kuò)散型晶體管、合金型晶體管和平面型晶體管;其還可根據(jù)電流容量的不同、工作頻率的不同、封裝結(jié)構(gòu)的不同等分類(lèi)方式分為不同的種類(lèi)。但晶體管多指晶體三極管，主要分為雙極性晶體管（BJT）和場(chǎng)效應(yīng)晶體管（FET），接下來(lái)我們就以BJT和FET為例來(lái)講述晶體管的工作原理。

　　場(chǎng)效應(yīng)晶體管

　　場(chǎng)效應(yīng)晶體管（fieldeffecttransistor）利用場(chǎng)效應(yīng)原理工作的晶體管，英文簡(jiǎn)稱(chēng)FET。場(chǎng)效應(yīng)晶體管又包含兩種主要類(lèi)型：結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管（JunctionFET，縮寫(xiě)為JFET）和金屬-氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管（Metal-OxideSemiconductorFET，縮寫(xiě)為MOS-FET）。與BJT不同的是，F(xiàn)ET只由一種載流子（多數(shù)載流子）參與導(dǎo)電，因此也稱(chēng)為單極型晶體管。它屬于電壓控制型半導(dǎo)體器件，具有輸入電阻高、噪聲小、功耗低、動(dòng)態(tài)范圍大、易于集成、沒(méi)有二次擊穿現(xiàn)象、安全工作區(qū)域?qū)挼葍?yōu)點(diǎn)。

　　場(chǎng)效應(yīng)就是改變外加垂直于半導(dǎo)體表面上電場(chǎng)的方向或大小，以控制半導(dǎo)體導(dǎo)電層（溝道）中多數(shù)載流子的密度或類(lèi)型。它是由電壓調(diào)制溝道中的電流，其工作電流是由半導(dǎo)體中的多數(shù)載流子輸運(yùn)。這類(lèi)只有一種極性載流子參加導(dǎo)電的晶體管又稱(chēng)單極型晶體管。與雙極型晶體管相比，場(chǎng)效應(yīng)晶體管具有輸入阻抗高、噪聲小、極限頻率高、功耗小，制造工藝簡(jiǎn)單、溫度特性好等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于各種放大電路、數(shù)字電路和微波電路等。以硅材料為基礎(chǔ)的金屬0-氧化物-半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管（MOSFET）和以砷化鎵材料為基礎(chǔ)的肖特基勢(shì)壘柵場(chǎng)效應(yīng)管（MESFET）是兩種最重要的場(chǎng)效應(yīng)晶體管，分別為MOS大規(guī)模集成電路和MES超高速集成電路的基礎(chǔ)器件。

　　晶體管的重要性及作用

　　晶體管（transistor）是一種固體半導(dǎo)體器件，可以用于檢波、整流、放大、開(kāi)關(guān)、穩(wěn)壓、信號(hào)調(diào)制和許多其它功能。晶體管作為一種可變開(kāi)關(guān)，基于輸入的電壓，控制流出的電流，因此晶體管可做為電流的開(kāi)關(guān)，和一般機(jī)械開(kāi)關(guān)（如Relay、switch）不同處在于晶體管是利用電訊號(hào)來(lái)控制，而且開(kāi)關(guān)速度可以非常之快，在實(shí)驗(yàn)室中的切換速度可達(dá)100GHz以上。

　　半導(dǎo)體三極管，是內(nèi)部含有兩個(gè)PN結(jié)，外部通常為三個(gè)引出電極的半導(dǎo)體器件。它對(duì)電信號(hào)有放大和開(kāi)關(guān)等作用，應(yīng)用十分廣泛。輸入級(jí)和輸出級(jí)都采用晶體管的邏輯電路，叫做晶體管－晶體管邏輯電路，書(shū)刊和實(shí)用中都簡(jiǎn)稱(chēng)為T(mén)TL電路，它屬于半導(dǎo)體集成電路的一種，其中用得最普遍的是TTL與非門(mén)。TTL與非門(mén)是將若干個(gè)晶體管和電阻元件組成的電路系統(tǒng)集中制造在一塊很小的硅片上，封裝成一個(gè)獨(dú)立的元件。半導(dǎo)體三極管［fontcolor=#000000］是電路中［/font］應(yīng)用最廣泛的器件之一，在電路中用“V”或“VT”（舊文字符號(hào)為“Q”、“GB”等）表示。

　　半導(dǎo)體三極管主要分為兩大類(lèi)：雙極性晶體管（BJT）和場(chǎng)效應(yīng)晶體管（FET）。晶體管有三個(gè)極；雙極性晶體管的三個(gè)極，分別由N型跟P型組成發(fā)射極（Emitter）、基極（Base）和集電極（Collector）；場(chǎng)效應(yīng)晶體管的三個(gè)極，分別是源極（Source）、柵極（Gate）和漏極（Drain）。晶體管因?yàn)橛腥N極性，所以也有三種的使用方式，分別是發(fā)射極接地（又稱(chēng)共射放大、CE組態(tài)）、基極接地（又稱(chēng)路最常用的用途應(yīng)該是屬于訊號(hào)放大這一方面，其次是阻抗匹配、訊號(hào)轉(zhuǎn)換……等，晶體管在電路中是個(gè)很重要的組件，許多精密的組件主要都是由晶體管制成的。

　　晶體管被認(rèn)為是現(xiàn)代歷史中最偉大的發(fā)明之一，在重要性方面可以與印刷術(shù)，汽車(chē)和電話(huà)等發(fā)明相提并論。晶體管實(shí)際上是所有現(xiàn)代電器的關(guān)鍵活動(dòng)（active）元件。晶體管在當(dāng)今社會(huì)的重要性，主要是因?yàn)榫w管可以使用高度自動(dòng)化的過(guò)程，進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)的能力，因而可以不可思議地達(dá)到極低的單位成本。

　　雖然數(shù)以百萬(wàn)計(jì)的單體晶體管還在使用，但是絕大多數(shù)的晶體管是和電阻、電容一起被裝配在微芯片（芯片）上以制造完整的電路。模擬的或數(shù)字的或者這兩者被集成在同一塊芯片上。設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)一個(gè)復(fù)雜芯片的成本是相當(dāng)高的，但是當(dāng)分?jǐn)偟酵ǔ０偃f(wàn)個(gè)生產(chǎn)單位上，每個(gè)芯片的價(jià)格就是最小的。一個(gè)邏輯門(mén)包含20個(gè)晶體管，而2005年一個(gè)高級(jí)的微處理器使用的晶體管數(shù)量達(dá)2.89億個(gè)。

　　晶體管的低成本、靈活性和可靠性使得其成為非機(jī)械任務(wù)的通用器件，例如數(shù)字計(jì)算。在控制電器和機(jī)械方面，晶體管電路也正在取代電機(jī)設(shè)備，因?yàn)樗ǔＪ歉阋恕⒏行У兀瑑H僅使用標(biāo)準(zhǔn)集成電路并編寫(xiě)計(jì)算機(jī)程序來(lái)完成同樣的機(jī)械任務(wù)，使用電子控制，而不是設(shè)計(jì)一個(gè)等效的機(jī)械控制。

　　因?yàn)榫w管的低成本和后來(lái)的電子計(jì)算機(jī)、數(shù)字化信息的浪潮來(lái)到了。由于計(jì)算機(jī)提供快速的查找、分類(lèi)和處理數(shù)字信息的能力，在信息數(shù)字化方面投入了越來(lái)越多的精力。今天的許多媒體是通過(guò)電子形式發(fā)布的，最終通過(guò)計(jì)算機(jī)轉(zhuǎn)化和呈現(xiàn)為模擬形式。受到數(shù)字化革命影響的領(lǐng)域包括電視、廣播和報(bào)紙。