晶體管的歷史發(fā)展、工作原理、種類及應用

晶體管是一種非常重要的電子元件，它是電子器件中最基本的元件之一，也是現(xiàn)代電子技術的核心之一。晶體管的出現(xiàn)，使得電子器件的體積減小、功耗降低、速度提高，進而促進了現(xiàn)代電子技術的發(fā)展。本文將從晶體管的歷史發(fā)展、工作原理、種類以及應用等方面進行詳細介紹。

一、晶體管的歷史發(fā)展

晶體管的發(fā)明者是美國物理學家肖克利（William Shockley）、布豐（John Bardeen）和布拉特（Walter Brattain），他們于1947年在貝爾實驗室發(fā)明了晶體管。晶體管是由半導體材料制成的，與真空管相比，它的大小更小，功耗更低，速度更快，壽命更長，因此受到了廣泛的應用。

二、晶體管的工作原理

晶體管是一種三層結構的半導體器件，由一個n型半導體和一個p型半導體組成，中間夾著一層極薄的p型半導體。這三層分別稱為發(fā)射極、基極和集電極。晶體管的工作原理是利用一個外部電壓控制基極電流，進而控制集電極電流的大小。

當基極與發(fā)射極之間加上一個正向電壓時，發(fā)射極的電子就會向基極方向移動，同時在基極與集電極之間形成一個電場，使得集電極中的電子被加速運動，從而形成集電極電流。當基極與發(fā)射極之間加上一個反向電壓時，發(fā)射極中的電子就不能向基極方向移動，也就無法形成基極電流，從而無法控制集電極電流的大小。

三、晶體管的種類

晶體管根據(jù)不同的工作原理和結構分為多種類型，其中常用的有雙極性晶體管（BJT）、場效應晶體管（FET）和雙極型場效應晶體管（BGFET）等。

1.雙極性晶體管（BJT）

雙極型晶體管是一種三層結構的半導體器件，由一個n型半導體和一個p型半導體組成，中間夾著一層極薄的p型半導體。這三層分別稱為發(fā)射極、基極和集電極。BJT的工作原理是利用一個外部電壓控制基極電流，進而控制集電極電流的大小。

BJT有兩種類型，分別是npn型和pnp型。npn型BJT中，發(fā)射極為n型半導體，基極為p型半導體，集電極為n型半導體。而pnp型BJT中，發(fā)射極為p型半導體，基極為n型半導體，集電極為p型半導體。

2.場效應晶體管（FET）

場效應晶體管是一種三端式半導體器件，由一個n型或p型半導體的通道和兩個控制電極組成。FET的工作原理是利用一個外部電壓控制通道電阻，從而控制漏極電流的大小。

FET有兩種類型，分別是MOSFET和JFET。MOSFET中，通道由一個極薄的氧化層隔開，控制電極是柵極，漏極和源極分別與通道相連。而JFET中，通道是由一個p型或n型半導體材料構成，控制電極是柵極，漏極和源極分別與通道相連。

3.雙極型場效應晶體管（BGFET）

雙極型場效應晶體管是一種結合了BJT和FET的特點的器件，它由一個共同的基極和兩個控制電極組成。BGFET的工作原理是利用一個外部電壓控制基極電流，進而控制漏極電流的大小。

四、晶體管的應用

晶體管廣泛應用于各種電子設備中，例如放大器、開關、振蕩器、計算機、手機、電視機等。以下是晶體管在一些應用中的具體應用情況：

1.放大器

晶體管放大器是一種將弱信號放大的電子器件，它可以將輸入信號放大到一個足夠大的電平，從而更容易被后續(xù)電路所處理。常見的放大器有單管放大器、共射極放大器、共基極放大器和共集極放大器等。

2.開關

晶體管可以用作開關，可以控制電流的通斷。在數(shù)字電路中，晶體管通常被用作開關，可以實現(xiàn)邏輯運算和控制信號的傳輸。

3.振蕩器

晶體管振蕩器是一種可以產(chǎn)生連續(xù)的振蕩信號的電子器件，它可以將直流電源轉換成高頻交流信號。晶體管振蕩器廣泛用于電視、廣播、無線電通信等領域。

4.計算機

晶體管廣泛應用于計算機中，例如CPU、存儲器等，它們的速度、功耗、熱量和可靠性等方面都受到晶體管的限制。

5.手機

晶體管在手機中的應用非常廣泛，例如放大器、開關、振蕩器、濾波器等，可以實現(xiàn)手機的通信、音頻、視頻等多種功能。

6.電視機

晶體管在電視機中的應用也非常廣泛，例如放大器、振蕩器、驅動器等，可以實現(xiàn)電視的圖像、聲音等多種功能。

總之，晶體管作為一種非常重要的電子元件，已經(jīng)成為現(xiàn)代電子技術的核心之一，廣泛應用于各種電子設備中。隨著電子技術的不斷發(fā)展，晶體管的應用領域也將不斷擴展和深化。