晶體管發(fā)明的重要性_晶體管的作用_晶體管工作原理介紹

　　晶體管簡介

　　晶體管，英文名稱為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、場效應(yīng)管等等。晶體管具有整流、檢波、放大、穩(wěn)壓、開關(guān)等多種功能，具有響應(yīng)速度快、精度高等特點，是規(guī)范化操作手機、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

　　晶體管泛指所有半導(dǎo)體器件，包含N多種類，因此其也具有多種不同的分類方式。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)的不同等分類方式分為不同的種類。但晶體管多指晶體三極管，主要分為雙極性晶體管（BJT）和場效應(yīng)晶體管（FET），接下來我們就以BJT和FET為例來講述晶體管的工作原理。

　　場效應(yīng)晶體管

　　場效應(yīng)晶體管（fieldeffecttransistor）利用場效應(yīng)原理工作的晶體管，英文簡稱FET。場效應(yīng)晶體管又包含兩種主要類型：結(jié)型場效應(yīng)管（JunctionFET，縮寫為JFET）和金屬-氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管（Metal-OxideSemiconductorFET，縮寫為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、動態(tài)范圍大、易于集成、沒有二次擊穿現(xiàn)象、安全工作區(qū)域?qū)挼葍?yōu)點。

　　場效應(yīng)就是改變外加垂直于半導(dǎo)體表面上電場的方向或大小，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。這類只有一種極性載流子參加導(dǎo)電的晶體管又稱單極型晶體管。與雙極型晶體管相比，場效應(yīng)晶體管具有輸入阻抗高、噪聲小、極限頻率高、功耗小，制造工藝簡單、溫度特性好等特點，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)體場效應(yīng)管（MOSFET）和以砷化鎵材料為基礎(chǔ)的肖特基勢壘柵場效應(yīng)管（MESFET）是兩種最重要的場效應(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、開關(guān)、穩(wěn)壓、信號調(diào)制和許多其它功能。晶體管作為一種可變開關(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關(guān)，和一般機械開關(guān)（如Relay、switch）不同處在于晶體管是利用電訊號來控制，而且開關(guān)速度可以非常之快，在實驗室中的切換速度可達100GHz以上。

　　半導(dǎo)體三極管，是內(nèi)部含有兩個PN結(jié)，外部通常為三個引出電極的半導(dǎo)體器件。它對電信號有放大和開關(guān)等作用，應(yīng)用十分廣泛。輸入級和輸出級都采用晶體管的邏輯電路，叫做晶體管－晶體管邏輯電路，書刊和實用中都簡稱為TTL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。TTL與非門是將若干個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，封裝成一個獨立的元件。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”（舊文字符號為“Q”、“GB”等）表示。

　　半導(dǎo)體三極管主要分為兩大類：雙極性晶體管（BJT）和場效應(yīng)晶體管（FET）。晶體管有三個極；雙極性晶體管的三個極，分別由N型跟P型組成發(fā)射極（Emitter）、基極（Base）和集電極（Collector）；場效應(yīng)晶體管的三個極，分別是源極（Source）、柵極（Gate）和漏極（Drain）。晶體管因為有三種極性，所以也有三種的使用方式，分別是發(fā)射極接地（又稱共射放大、CE組態(tài)）、基極接地（又稱路最常用的用途應(yīng)該是屬于訊號放大這一方面，其次是阻抗匹配、訊號轉(zhuǎn)換……等，晶體管在電路中是個很重要的組件，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)，汽車和電話等發(fā)明相提并論。晶體管實際上是所有現(xiàn)代電器的關(guān)鍵活動（active）元件。晶體管在當(dāng)今社會的重要性，主要是因為晶體管可以使用高度自動化的過程，進行大規(guī)模生產(chǎn)的能力，因而可以不可思議地達到極低的單位成本。

　　雖然數(shù)以百萬計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)計和開發(fā)一個復(fù)雜芯片的成本是相當(dāng)高的，但是當(dāng)分?jǐn)偟酵ǔ０偃f個生產(chǎn)單位上，每個芯片的價格就是最小的。一個邏輯門包含20個晶體管，而2005年一個高級的微處理器使用的晶體管數(shù)量達2.89億個。

　　晶體管的低成本、靈活性和可靠性使得其成為非機械任務(wù)的通用器件，例如數(shù)字計算。在控制電器和機械方面，晶體管電路也正在取代電機設(shè)備，因為它通常是更便宜、更有效地，僅僅使用標(biāo)準(zhǔn)集成電路并編寫計算機程序來完成同樣的機械任務(wù)，使用電子控制，而不是設(shè)計一個等效的機械控制。

　　因為晶體管的低成本和后來的電子計算機、數(shù)字化信息的浪潮來到了。由于計算機提供快速的查找、分類和處理數(shù)字信息的能力，在信息數(shù)字化方面投入了越來越多的精力。今天的許多媒體是通過電子形式發(fā)布的，最終通過計算機轉(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、廣播和報紙。