電晶體簡介

2021-03-03 23:11:21 字數 4629 閱讀 1525

一、 定義:

嚴格意義上講,電晶體泛指一切以半導體材料為基礎的單一元件,包括各種半導體材料製成的二極體、三極體、場效電晶體、可控矽等。電晶體有時多指晶體三極體。

電晶體主要分為兩大類:雙極性電晶體(bjt)和場效應電晶體(fet)。

電晶體有三個極;雙極性電晶體的三個極,分別由n型跟p型組成發射極(emitter)、基極(base) 和集電極(collector);場效應電晶體的三個極,分別是源極(source)、柵極(gate)和漏極(drain)。

電晶體因為有三種極性,所以也有三種的使用方式,分別是發射極接地(又稱共射放大、ce組態)、基極接地(又稱共基放大、cb組態)和集電極接地(又稱共集放大、cc組態、發射極隨耦器)。

二、 歷史:

2023年12月,美國貝爾實驗室的肖克利、巴丁和布拉頓組成的研究小組,研製出一種點接觸型的鍺電晶體。電晶體的問世,是20世紀的一項重大發明,是微電子革命的先聲。電晶體出現後,人們就能用乙個小巧的、消耗功率低的電子器件,來代替體積大、功率消耗大的電子管了。

電晶體的發明又為後來積體電路的降生吹響了號角。

通訊系統已開始應用半導體材料。20世紀上半葉,在無線電愛好者中廣泛流行的礦石收音機,就採用礦石這種半導體材料進行檢波。半導體的電學特性也在**系統中得到了應用。

電晶體的發明,最早可以追溯到2023年,當時工程師利蓮費爾德就已經取得一種電晶體的專利。但是,限於當時的技術水平,製造這種器件的材料達不到足夠的純度,而使這種電晶體無法製造出來。

由於電子管處理高頻訊號的效果不理想,人們就設法改進礦石收音機中所用的礦石觸鬚式檢波器。在這種檢波器裡,有一根與礦石(半導體)表面相接觸的金屬絲(像頭髮一樣細且能形成檢波接點),它既能讓訊號電流沿乙個方向流動,又能阻止訊號電流朝相反方向流動。在第二次世界大戰爆發前夕,貝爾實驗室在尋找比早期使用的方鉛礦晶體效能更好的檢波材料時,發現摻有某種極微量雜質的鍺晶體的效能不僅優於礦石晶體,而且在某些方面比電子管整流器還要好。

在第二次世界大戰期間,不少實驗室在有關矽和鍺材料的製造和理論研究方面,也取得了不少成績,這就為電晶體的發明奠定了基礎。

為了克服電子管的侷限性,第二次世界大戰結束後,貝爾實驗室加緊了對固體電子器件的基礎研究。肖克萊等人決定集中研究矽、鍺等半導體材料,**用半導體材料製作放大器件的可能性。

2023年秋天,貝爾實驗室成立了以肖克萊為首的半導體研究小組,成員有布拉頓、巴丁等人。布拉頓早在2023年就開始在這個實驗室工作,長期從事半導體的研究,積累了豐富的經驗。他們經過一系列的實驗和觀察,逐步認識到半導體中電流放大效應產生的原因。

布拉頓發現,在鍺片的底面接上電極,在另一面插上細針並通上電流,然後讓另一根細針盡量靠近它,並通上微弱的電流,這樣就會使原來的電流產生很大的變化。微弱電流少量的變化,會對另外的電流產生很大的影響,這就是「放大」作用。

布拉頓等人,還想出有效的辦法,來實現這種放大效應。他們在發射極和基極之間輸入乙個弱訊號,在集電極和基極之間的輸出端,就放大為乙個強訊號了。在現代電子產品中,上述晶體三極體的放大效應得到廣泛的應用。

巴丁和布拉頓最初製成的固體器件的放大倍數為50左右。不久之後,他們利用兩個靠得很近(相距0.05公釐)的觸鬚接點,來代替金箔接點,製造了「點接觸型電晶體」。

2023年12月,這個世界上最早的實用半導體器件終於問世了,在首次試驗時,它能把音訊訊號放大100倍,它的外形比火柴棍短,但要粗一些。

在為這種器件命名時,布拉頓想到它的電阻變換特性,即它是靠一種從「低電阻輸入」到「高電阻輸出」的轉移電流來工作的,於是取名為trans-resister(轉換電阻),後來縮寫為transistor,中文譯名就是電晶體。

由於點接觸型電晶體製造工藝複雜,致使許多產品出現故障,它還存在雜訊大、在功率大時難於控制、適用範圍窄等缺點。為了克服這些缺點,肖克萊提出了用一種「整流結」來代替金屬半導體接點的大膽設想。半導體研究小組又提出了這種半導體器件的工作原理。

2023年,第一只「pn結型電晶體」問世了,它的效能與肖克萊原來設想的完全一致。今天的電晶體,大部分仍是這種pn結型電晶體。(所謂pn結就是p型和n型的結合處,p型多空穴,n型多電子。

)2023年,肖克利、巴丁、布拉頓三人,因發明電晶體同時榮獲諾貝爾物理學獎。

2023年12月16日:威廉·邵克雷(william shockley)、約翰·巴頓(john bardeen)、

沃特·布拉頓(walter brattain)成功地在貝爾實驗室製造出第乙個電晶體。

2023年:威廉·邵克雷開發出雙極電晶體(bipolar junction

transistor),這是現在通行的標準的電晶體。

2023年:第乙個採用電晶體的商業化裝置投入市場,即助聽器。

2023年10月18日:第一台電晶體收音機regency tr1投入市場,僅包含4只鍺電晶體。

2023年4月25日:第乙個積體電路專利被授予羅伯特·諾伊斯(robert noyce)。最初的電晶體對收音機和**而言已經足夠,但是新的電子裝置要求規格更小的電晶體,即積體電路。

2023年:摩爾定律誕生。當時,戈登·摩爾(gordon moore)**,未來乙個晶元上的電晶體數量大約每18個月翻一倍(至今依然基本適用),摩爾定律在electronics magazine雜誌一篇文章中公布。

2023年7月:羅伯特·諾伊斯和戈登·摩爾從仙童(fairchild)半導體公司辭職,創立了乙個新的企業,即英特爾公司,英文名intel為「整合電子裝置(integrated electronics)」的縮寫。

2023年:英特爾成功開發出第乙個pmos矽柵電晶體技術。這些電晶體繼續使用傳統的二氧化矽柵介質,但是引入了新的多晶矽柵電極。

2023年:英特爾發布了其第乙個微處理器4004。4004規格為1/8英吋 x 1/16英吋,包含僅2000多個電晶體,採用英特爾10微公尺pmos技術生產。

2023年,英特爾發布了第乙個8位處理器8008。

2023年,英特爾發布了第一款16位處理器8086。含有2.9萬個電晶體。

2023年:英特爾標誌性地把英特爾8088微處理器銷售給ibm新的個人電腦事業部,武裝了ibm新產品ibm pc的中樞大腦。16位8088處理器為8086的改進版,含有2.

9萬個電晶體,執行頻率為5mhz、8mhz和10mhz。8088的成功推動英特爾進入了財富(forture) 500強企業排名,《財富(forture)》雜誌將英特爾公司評為「70年代商業奇蹟之一(business triumphs of the seventies)」。

2023年:286微處理器(全稱80286,意為「第二代8086」)推出,提出了指令集概念,即現在的x86指令集,可執行為英特爾前一代產品所編寫的所有軟體。286處理器使用了13400個電晶體,執行頻率為6mhz、8mhz、10mhz和12.

5mhz。

2023年:英特爾386微處理器問世,含有27.5萬個電晶體,是最初4004電晶體數量的100多倍。386是32位晶元,具備多工處理能力,即它可在同一時間執行多個程式。

2023年:英特爾·奔騰·處理器問世,含有3百萬個電晶體,採用英特爾0.8微公尺製程技術生產。

2023年2月:英特爾發布了奔騰·iii處理器。奔騰iii是1x1正方形矽,含有950萬個電晶體,採用英特爾0.25微公尺製程技術生產。

2023年1月:英特爾奔騰4處理器推出,高效能桌面台式電腦由此可實現每秒鐘22億個週期運算。它採用英特爾0.13微公尺製程技術生產,含有5500萬個電晶體。

2023年8月13日:英特爾透露了90奈米製程技術的若干技術突破,包括高效能、低功耗電晶體,應變矽,高速銅質接頭和新型低-k介質材料。這是業內首次在生產中採用應變矽。

2023年3月12日:針對筆記本的英特爾·迅馳·移動技術平台誕生,包括了英特爾最新的移動處理器「英特爾奔騰m處理器」。該處理器基於全新的移動優化微體系架構,採用英特爾0.

13微公尺製程技術生產,包含7700萬個電晶體。

2023年5月26日:英特爾第乙個主流雙核處理器「英特爾奔騰d處理器」誕生,含有2.3億個電晶體,採用英特爾領先的90奈米製程技術生產。

2023年7月18日:英特爾安騰2雙核處理器發布,採用世界最複雜的產品設計,含有2.7億個電晶體。該處理器採用英特爾90奈米製程技術生產。

2023年7月27日:英特爾·酷睿2雙核處理器誕生。該處理器含有2.9億多個電晶體,採用英特爾65奈米製程技術在世界最先進的幾個實驗室生產。

2023年9月26日:英特爾宣布,超過15種45奈米製程產品正在開發,面向台式電腦、筆記本和企業級計算市場,研發**penryn,是從英特爾酷睿微體系架構派生而出。

2023年1月8日:為擴大四核pc向主流買家的銷售,英特爾發布了針對桌面電腦的65奈米製程英特爾酷睿2四核處理器和另外兩款四核伺服器處理器。英特爾酷睿2四核處理器含有5.

8億多個電晶體。

2023年1月29日:英特爾公布採用突破性的電晶體材料即高-k柵介質和金屬柵極。英特爾將採用這些材料在公司下一代處理器——英特爾酷睿2雙核、「牆」和開關「門」,研發**penryn。

2023年11月,nvidia發布全新的gf110核心,含30億個電晶體,採用先進的40奈米工藝製造。

2023年05月05 日:英特爾成功開發世界首個3d電晶體,稱為tri-gate。除了英特爾將3d電晶體應用於22奈米工藝之後,三星,globalfoundries,台積電和台聯電都計畫將類似於intel的3d電晶體技術應用到14奈米節點上。

三、 優越性:

同電子管相比,電晶體具有諸多優越性:

構件沒有消耗

無論多麼優良的電子管,都將因陰極原子的變化和慢性漏氣而逐漸劣化。由於技術上的原因,電晶體製作之初也存在同樣的問題。隨著材料製作上的進步以及多方面的改善,電晶體的壽命一般比電子管長100到1000倍,稱得起永久性器件的美名。

程式控制單結電晶體簡介

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電晶體基礎知識

目前市面上常見的是國外的電晶體,如1n4001 第乙個1表示是乙個pn結的二極體,第二部分n表示美國電子工業協會的,後面的就是序列號,序列號數字越大,產品越新。而日本的二極體型號以1s開頭,後面的數字不用我說了,和美國的一樣。二極體引數很重要,它有額定工作電流,最高反向電壓,反向飽和電流,最高工作頻...

電晶體發明的故事

收錄機 電視機,還有電腦,這些現代人不可缺少的電子產品,都和美國人巴丁的名字連在一起,因為巴丁發明了電晶體,才使這些電子產品的出現有了可能。巴丁 1908 生於美國,少年時代就很用功,16歲考上大學,特別喜歡物理。早年他和另外兩名科學家肖克萊和布拉坦一起,共同研究半導體鍺和矽的物理性質。在一次實驗中...