晶体管是什么?
晶体管是一种有源元件和半导体器件，用作放大器来放大高电平和低电平信号，并用于振荡器，探测器，调制器，以及它可以用作电子控制开关欧宝体育黑人么数字电路．因此，简单地说，晶体管是一种微型形式的设备，可以用来调节或限制电子信号的流动。
晶体管已成为电子产品中最重要的元素现代电子产品．晶体管是1947年由三位美国物理学家发明的，他们分别是沃尔特·布拉顿、约翰·巴丁和威廉·肖克利。
- 晶体管层数:
晶体管由三层半导体材料组成，通常是端子。这些端子有助于与外部电路和电流的流动建立连接。通过一对端子中的晶体管的电流由施加在另一对端子上的电压或电流控制。晶体管的三层结构如下所述:
- 底座:这个端子用来激活晶体管
- 集电极:这一层叫做晶体管的正极引线
- 发射极:这是晶体管的负极引线
晶体管类型:
晶体管有各种各样的类型，根据它们的结构进行分类。每一种晶体管都有自己的特点和不同的用途。从更广泛的范围来看，晶体管可分为以下几类
晶体管主要分为两大类:BJT和FET
- 双极结晶体管(BJT):bjt基本上由三个终端组成，基极、集电极和发射极。在这个器件中，“双极”指的是电流流动所必需的电子和空穴，术语“结”指的是PN结。bjt基本上是电流控制设备。如果将少量电流施加到BJT晶体管的基极上，则会有大量电流从发射极端流向集电极。这些晶体管基本上在三个区域工作:
- 截止区域:在这个区域内，没有电流流过晶体管，晶体管就像一个开着的开关。此时晶体管处于“关”状态。
- 有源区:在这个区域，晶体管起放大器的作用。
- 饱和区:晶体管在这种工作模式下充当闭合开关，并保持在完全“ON”状态。
bjt主要分为两类:
- PNP晶体管:这是一种双极结晶体管- BJT，它包括两个p型半导体层。这些材料被一层n型半导体薄层隔开。在这种晶体管中，空穴是主要的载流子，电子是少数载流子。
当基极端的电流相对于发射极的电流保持较低时，PNP晶体管处于in、active或ON状态。因此，在PNP晶体管中，基极相对于发射极和集电极端总是负的。进入底座的电流在到达集电极端子之前被放大。发射极-基极结正向偏置，而集电极-基极结反向偏置。
PNP晶体管表示为“PNP”，下图是PNP晶体管的符号。常规的电流流由箭头符号表示，电流将从发射极端流向晶体管的集电极端。
下面是PNP晶体管的结构，其中正向偏压发射极将电子拉到源(电池)，这样电流就可以从发射极流到集电极端。
- NPN型晶体管:这也是一种双极晶体管，由两种n型半导体材料组成，在这种配置中，在两种n型半导体层之间融合了p型半导体。与PNP晶体管不同的是，这里的大部分载流子是电子，少数载流子是空穴。电子流从发射极端到集电极端引起晶体管基极内的电流流动。这是一种电流控制的装置。在现代，最常用的bjt是NPN晶体管。负-正-负晶体管用缩写“NPN”表示。下图描述了NPN晶体管:
在这个晶体管中流动的电流的标准方程是:
我E=我B+我C
NPN晶体管的结构结构如下:
- 场效应晶体管(FET):场效应晶体管(FET)是晶体管的另一个主要和重要的分类，它是单极器件。和北京航空一样，它也有三个航站楼。终端为:
源：这是场效应晶体管的终端，大多数载波都是通过这个终端进入酒吧的。因此，它被命名为Source。
排水：通过这一终端，广大的运营商引领吧。
门：这是两个重掺杂的终端，它们内部相连形成pn结。
fet大致分为两类:
- JFET
- 场效应晶体管
- JFET:JFET的简称是结场效应晶体管。这些是简单和主要类型的晶体管，主要用作放大器，开关和电阻。JFET是一种电压控制器件，不需要任何偏置电流。在这种晶体管中，源极和漏极之间的电流流动是由栅极和源极之间的电压控制的。
JFET有两种类型。它们是n通道场效应晶体管和p型场效应晶体管。在n通道FET中，在n型衬底上添加p型材料。以同样的方式，在p型FET中，在p型衬底上添加n型材料。
- n沟道JFET:这种场效应晶体管是最常用的。在这种晶体管中，电流是由电子产生的。对于电流流动，当栅极和源之间施加电压时，在源和漏极之间形成通道。
为了更好地理解n沟道JFET的制作工艺，本文考虑了一根窄的n型半导体棒材，在棒材的另一侧通过扩散工艺产生p型材料。两边通过栅极端子连接成一个单独的连接，如下图所示:
在n型半导体棒的两端，欧姆触点形成源极和漏极。这两个终端可以互换。n通道JFET的符号表示如下所示:
- p沟道JFET:在这种JFET中，空穴是主要的载流子，并负责电流的流动。它是由位于两侧的两个n型硅终端组成的p型硅通道。栅极端子连接到n型材料，而源极和漏极端子连接到p型通道的边缘。
电流(空穴)可以在中心p沟道内自由流动，即使没有电压施加到p沟道JFET的门端。这就是为什么jfet被称为“正常打开”设备的原因，因为电流可以通过源来排泄，即使没有任何电压。
p通道JFET的构造如下图所示:
下图显示了p通道JFET的各个部分
MOSFET:MOSFET是金属氧化物半导体场效应晶体管的缩写，在晶体管家族中非常流行。它由源极(S)、漏极(D)、门极(G)和体极(B)四个端子组成。MOSFET可用于模拟电路和数字电路。MOSFET的总体结构如下图所示。
由于MOSFET的栅极区与源极-漏极区完全绝缘，通常称为绝缘栅极FET。在这种晶体管中，主体或衬底是主要的半导体(硅)，在其中制造场效应晶体管。MOSFET的功能取决于发生在沟道宽度的电流变化以及载流子的流量;不是电子就是空穴。通过源端，载流子进入并从漏极出来。下图显示了MOSFET的符号。
电压被施加在一个叫做栅极的电极上，栅极控制通道的宽度。MOSFET有两种工作模式:
- 耗尽型
- 增强型
耗尽型：在这种工作模式下，当栅极两端没有电压时，沟道具有最大电导，而当栅极两端的电压为正或负时，沟道中的电导下降。
增强型：当栅极两端没有电压时，就没有电导率。当栅极上的电压达到最大值时，器件的导电性就增强了。
耗尽和增强类型也有两种类型;n通道和p通道类型。
n沟道MOSFET:在这种类型的MOSFET中，n通道存在于源极和漏极之间。在这里，源极和漏极端子被放置在p型半导体层中的n型材料或被重度掺杂的衬底大量掺杂。
在这里，电子只负责源区和漏区之间的电流流动，电流流动通常由栅极电压控制。下图描述了n沟道MOSFET的符号。
p沟道MOSFET:这里p通道存在于源极和漏极之间。p型材料用于掺杂源极和漏极端，而n型材料用于掺杂衬底。在这里，空穴是导致电流流动的主要载流子，电流流动由施加在栅极端子上的电压控制。
p沟道MOSFET符号如下图所示:
晶体管工作原理
有各种类型的晶体管可用，但为了理解，这里考虑的是一种常见的NPN晶体管发射极配置。在这种类型的晶体管中，发射极区域更宽，高度掺杂，因为多数载流子(电子)的数量很大。集电极区域的掺杂相对较少所以这里的电子数量没有发射极区域的多。基区非常薄，因为在发射极和集电极之间有轻微的掺杂和扩散。这里的孔(大多数载流子)数量很少。
现在，在这种情况下，如果我们在发射器和收集器之间连接一个电池，发射器区域将连接到电池的负极。因此，发射极基极结正向偏置，集电极基极反向偏置。在这种工作模式下，没有电流流过晶体管器件。在实际应用中，由于发射极区域的重掺杂，该区域的自由电子浓度较大。另一方面，基区较薄，孔很少。集电极区域相对较宽，掺杂适度。
当在发射器和收集器之间施加电压时，整个电压在两个地方下降;一个在正向势垒区的发射极-基极结，硅晶体管的正向势垒区约为0.7V，另一个在反向势垒区基极-集电极结。无论施加的电压是多少，发射极-基极结上的电压降始终保持不变，为0.7V，其余的电压降在基极-集电极结上。结果是，集电极电压永远无法克服正向电位，没有自由电子能越过发射极区域的势垒到达基极区域。在这种情况下，晶体管就像一个关闭开关。
当在基底端施加正电压时，基底-发射极结正向偏置，现在它能够克服正向势垒，因此发射极区域的电子将很容易穿过结并与基底区域接触，由于该区域存在少量空穴，因此发生了重组。但是逃离发射极区域的自由电子由于结中存在的电场获得了一些动能。由于基区较薄，来自发射极的电子没有足够的时间进行重组，穿过反向偏置损耗层，最终进入集电极区。在基极区域的自由电子是大多数载流子，因此他们的流动不被阻碍作为一个反向势垒存在于基极集电极区域。结果，电子从发射极流向集电极，集电极流向发射极区域。在基极区只存在几个空穴，来自发射极区的电子与之重新结合并产生较小的基极电流。
晶体管的制作
制造晶体管有两个主要步骤:
a)合金扩散晶体管:制造晶体管的方法有很多种。在这个过程中，一块薄锗晶片被用来制造晶体管的基极。两粒铟被扩散到n型基片的两侧，因为它是一种三价材料，其价壳层有三个电子，用于制造晶体管的集电极和发射极。
b)硅平面晶体管:与合金扩散技术相比，其结构更为复杂。这一过程需要许多单独的步骤，如在硅片上沉积氧化层和蚀刻不需要的硅区域。为了形成所需的图案或层，这些步骤重复许多变化，以形成晶体管或集成互连电路。
晶体管的应用
- 晶体管在数字电路和模拟电路中起开关作用，或兼有开关和放大的作用。我们的手机使用晶体管放大器，这是一个广泛使用的应用。
- 用于信号放大
- 用于电源部分的功率放大器，如AC - DC适配器，手机充电器，SMPS，录音机，电视电源部分等。
- 晶体管被用于构建各种集成电路，如微处理器、微控制器、逻辑块等，微控制器中的逻辑操作都是通过晶体管完成的。在微处理器的每个芯片中，都需要10亿个晶体管。
- 从电脑到飞机，几乎所有的电子设备都使用。
- 晶体管的高功率射频(RF)常用于雷达或手持双向无线电。
- 达林顿晶体管对有时用于光感和触感设备。
