晶體管

簡(jiǎn)介

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。

英文簡(jiǎn)述

晶體管（transistor　計(jì)：MOS transistor; npn　化：transistor） 　　A transistor is a semiconductor device, commonly used as an amplifier or an electrically controlled switch. The transistor is the fundamental building block of the circuitry that governs the operation of computers, cellular phones, and all other modern electronics. 　　Because of its fast response and accuracy, the transistor may be used in a wide variety of digital and analog functions, including amplification, switching, voltage regulation, signal modulation, and oscillators. Transistors may be packaged individually or as part of an integrated circuit, which may hold a billion or more transistors in a very small area.

歷史

1947年12月，美國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室的肖克萊、巴丁和布拉頓組成的研究小組，研制出一種點(diǎn)接觸型的鍺晶體管。晶體管的問(wèn)世，是20世紀(jì)的一項(xiàng)重大發(fā)明，是微電子革命的先聲。晶體管出現(xiàn)后，人們就能用一個(gè)小巧的、消耗功率低的電子器件，來(lái)代替體積大、功率消耗大的電子管了。晶體管的發(fā)明又為后來(lái)集成電路的降生吹響了號(hào)角。電力晶體管20世紀(jì)最初的10年，通信系統(tǒng)已開(kāi)始應(yīng)用半導(dǎo)體材料。20世紀(jì)上半葉，在無(wú)線(xiàn)電愛(ài)好者中廣泛流行的礦石收音機(jī)，就采用礦石這種半導(dǎo)體材料進(jìn)行檢波。半導(dǎo)體的電學(xué)特性也在電話(huà)系統(tǒng)中得到了應(yīng)用。 　　晶體管的發(fā)明，最早可以追溯到1929年，當(dāng)時(shí)工程師利蓮費(fèi)爾德就已經(jīng)取得一種晶體管的專(zhuān)利。但是，限于當(dāng)時(shí)的技術(shù)水平，制造這種器件的材料達(dá)不到足夠的純度，而使這種晶體管無(wú)法制造出來(lái)。 　　由于電子管處理高頻信號(hào)的效果不理想，人們就設(shè)法改進(jìn)礦石收音機(jī)中所用的礦石觸須式檢波器。在這種檢波器里，有一根與礦石（半導(dǎo)體）表面相接觸的金屬絲（像頭發(fā)一樣細(xì)且能形成檢波接點(diǎn)），它既能讓信號(hào)電流沿一個(gè)方向流動(dòng)，又能阻止信號(hào)電流朝相反方向流動(dòng)。在第二次世界大戰(zhàn)爆發(fā)前夕，貝爾實(shí)驗(yàn)室在尋找比早期使用的方鉛礦晶體性能更好的檢波材料時(shí)，發(fā)現(xiàn)摻有某種極微量雜質(zhì)的鍺晶體的性能不僅優(yōu)于礦石晶體，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(zhàn)期間，不少實(shí)驗(yàn)室在有關(guān)硅和鍺材料的制造和理論研究方面，也取得了不少成績(jī)，這就為晶體管的發(fā)明奠定了基礎(chǔ)。 　　為了克服電子管的局限性，第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束后，貝爾實(shí)驗(yàn)室加緊了對(duì)固體電子器件的基礎(chǔ)研究。肖克萊等人決定集中研究硅、鍺等半導(dǎo)體材料，探討用半導(dǎo)體材料制作放大器件的可能性。 　　1945年秋天，貝爾實(shí)驗(yàn)室成立了以肖克萊為首的半導(dǎo)體研究小組，成員有布拉頓、巴丁等人。布拉頓早在1929年就開(kāi)始在這個(gè)實(shí)驗(yàn)室工作，長(zhǎng)期從事半導(dǎo)體的研究，積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。他們經(jīng)過(guò)一系列的實(shí)驗(yàn)和觀(guān)察，逐步認(rèn)識(shí)到半導(dǎo)體中電流放大效應(yīng)產(chǎn)生的原因。布拉頓發(fā)現(xiàn)，在鍺片的底面接上電極，在另一面插上細(xì)針并通上電流，然后讓另一根細(xì)針盡量靠近它，并通上微弱的電流，這樣就會(huì)使原來(lái)的電流產(chǎn)生很大的變化。微弱電流少量的變化，會(huì)對(duì)另外的電流產(chǎn)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(lái)實(shí)現(xiàn)這種放大效應(yīng)。他們?cè)诎l(fā)射極和基極之間輸入一個(gè)弱信號(hào)，在集電極和基極之間的輸出端，就放大為一個(gè)強(qiáng)信號(hào)了。在現(xiàn)代電子產(chǎn)品中，上述晶體三極管的放大效應(yīng)得到廣泛的應(yīng)用。 　　巴丁和布拉頓最初制成的固體器件的放大倍數(shù)為50左右。不久之后，他們利用兩個(gè)靠得很近(相距0.05毫米)的觸須接點(diǎn)，來(lái)代替金箔接點(diǎn)，制造了“點(diǎn)接觸型晶體管”。1947年12月，這個(gè)世界上最早的實(shí)用半導(dǎo)體器件終于問(wèn)世了，在首次試驗(yàn)時(shí)，它能把音頻信號(hào)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(shí)，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(zhuǎn)移電流來(lái)工作的，于是取名為trans-resister(轉(zhuǎn)換電阻)，后來(lái)縮寫(xiě)為transister，中文譯名就是晶體管。 　　由于點(diǎn)接觸型晶體管制造工藝復(fù)雜，致使許多產(chǎn)品出現(xiàn)故障，它還存在噪聲大、在功率大時(shí)難于控制、適用范圍窄等缺點(diǎn)。為了克服這些缺點(diǎn)，肖克萊提出了用一種"整流結(jié)"來(lái)代替金屬半導(dǎo)體接點(diǎn)的大膽設(shè)想。半導(dǎo)體研究小組又提出了這種半導(dǎo)體器件的工作原理。 　　1950年，第一只“面結(jié)型晶體管”問(wèn)世了，它的性能與肖克萊原來(lái)設(shè)想的完全一致。今天的晶體管，大部分仍是這種面結(jié)型晶體管。 　　1956年，肖克萊、巴丁、布拉頓三人，因發(fā)明晶體管同時(shí)榮獲諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。

晶體管的發(fā)展歷史及其重要里程碑

1947年12月16日：威廉·邵克雷（William Shockley）、約翰·巴頓（John Bardeen）和晶體管之父,william shockle沃特·布拉頓（Walter Brattain）成功地在貝爾實(shí)驗(yàn)室制造出第一個(gè)晶體管。 　　1950年：威廉·邵克雷開(kāi)發(fā)出雙極晶體管（Bipolar Junction Transistor），這是現(xiàn)在通行的標(biāo)準(zhǔn)的晶體管。 　　1953年：第一個(gè)采用晶體管的商業(yè)化設(shè)備投入市場(chǎng)，即助聽(tīng)器。 　　1954年10月18日：第一臺(tái)晶體管收音機(jī)Regency TR1投入市場(chǎng)，僅包含4只鍺晶體管。 　　1961年4月25日：第一個(gè)集成電路專(zhuān)利被授予羅伯特·諾伊斯（Robert Noyce）。最初的晶體管對(duì)收音機(jī)和電話(huà)而言已經(jīng)足夠，但是新的電子設(shè)備要求規(guī)格更小的晶體管，即集成電路。 　　1965年：摩爾定律誕生。當(dāng)時(shí)，戈登·摩爾（Gordon Moore）預(yù)測(cè)，未來(lái)一個(gè)芯片上的晶體管數(shù)量大約每年翻一倍(10年后修正為每?jī)赡?，摩爾定律在Electronics Magazine雜志一篇文章中公布。 　　1968年7月：羅伯特·諾伊斯和戈登·摩爾從仙童（Fairchild）半導(dǎo)體公司辭職，創(chuàng)立了一個(gè)新的企業(yè)，即英特爾公司，英文名Intel為“集成電子設(shè)備（integrated electronics）”的縮寫(xiě)。 　　1969年：英特爾成功開(kāi)發(fā)出第一個(gè)PMOS硅柵晶體管技術(shù)。這些晶體管繼續(xù)使用傳統(tǒng)的二氧化硅柵介質(zhì)，但是引入了新的多晶硅柵電極。 　　1971年：英特爾發(fā)布了其第一個(gè)微處理器4004。4004規(guī)格為1/8英寸 x 1/16英寸，包含僅2000多個(gè)晶體管，采用英特爾10微米PMOS技術(shù)生產(chǎn)。 　　1972年，英特爾發(fā)布了第一個(gè)8位處理器8008。 　　1978年，英特爾發(fā)布了第一款16位處理器8086。含有2.9萬(wàn)個(gè)晶體管。 　　1978年：英特爾標(biāo)志性地把英特爾8088微處理器銷(xiāo)售給IBM新的個(gè)人電腦事業(yè)部，武裝了IBM新產(chǎn)品IBM PC的中樞大腦。16位8088處理器為8086的改進(jìn)版，含有2.9萬(wàn)個(gè)晶體管，運(yùn)行頻率為5MHz、8MHz和10MHz。8088的成功推動(dòng)英特爾進(jìn)入了財(cái)富(Forture) 500強(qiáng)企業(yè)排名，《財(cái)富(Forture)》雜志將英特爾公司評(píng)為“七十大商業(yè)奇跡之一（Business Triumphs of the Seventies）”。 　　1982年：286微處理器(全稱(chēng)80286，意為“第二代8086”)推出，提出了指令集概念，即現(xiàn)在的x86指令集，可運(yùn)行為英特爾前一代產(chǎn)品所編寫(xiě)的所有軟件。286處理器使用了13400個(gè)晶體管，運(yùn)行頻率為6MHz、8MHz、10MHz和12.5MHz。 　　1985年：英特爾386™微處理器問(wèn)世，含有27.5萬(wàn)個(gè)晶體管，是最初4004晶體管數(shù)量的100多倍。386是32位芯片，具備多任務(wù)處理能力，即它可在同一時(shí)間運(yùn)行多個(gè)程序。 　　1993年：英特爾·奔騰·處理器問(wèn)世，含有3百萬(wàn)個(gè)晶體管，采用英特爾0.8微米制程技術(shù)生產(chǎn)。 　　1999年2月：英特爾發(fā)布了奔騰·III處理器。奔騰III是1x1正方形硅，含有950萬(wàn)個(gè)晶體管，采用英特爾0.25微米制程技術(shù)生產(chǎn)。 　　2002年1月：英特爾奔騰4處理器推出，高性能桌面臺(tái)式電腦由此可實(shí)現(xiàn)每秒鐘22億個(gè)周期運(yùn)算。它采用英特爾0.13微米制程技術(shù)生產(chǎn)，含有5500萬(wàn)個(gè)晶體管。 　　2002年8月13日：英特爾透露了90納米制程技術(shù)的若干技術(shù)突破，包括高性能、低功耗晶體管，應(yīng)變硅，高速銅質(zhì)接頭和新型低-k介質(zhì)材料。這是業(yè)內(nèi)首次在生產(chǎn)中采用應(yīng)變硅。 　　2003年3月12日：針對(duì)筆記本的英特爾·迅馳·移動(dòng)技術(shù)平臺(tái)誕生，包括了英特爾最新的移動(dòng)處理器“英特爾奔騰M處理器”。該處理器基于全新的移動(dòng)優(yōu)化微體系架構(gòu)，采用英特爾0.13微米制程技術(shù)生產(chǎn)，包含7700萬(wàn)個(gè)晶體管。 　　2005年5月26日：英特爾第一個(gè)主流雙核處理器“英特爾奔騰D處理器”誕生，含有2.3億個(gè)晶體管，采用英特爾領(lǐng)先的90納米制程技術(shù)生產(chǎn)。 　　2006年7月18日：英特爾®安騰®2雙核處理器發(fā)布，采用世界最復(fù)雜的產(chǎn)品設(shè)計(jì)，含有17.2億個(gè)晶體管。該處理器采用英特爾90納米制程技術(shù)生產(chǎn)。 　　2006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(gè)晶體管，采用英特爾65納米制程技術(shù)在世界最先進(jìn)的幾個(gè)實(shí)驗(yàn)室生產(chǎn)。 　　2006年9月26日：英特爾宣布，超過(guò)15種45納米制程產(chǎn)品正在開(kāi)發(fā)，面向臺(tái)式機(jī)、筆記本和企業(yè)級(jí)計(jì)算市場(chǎng)，研發(fā)代碼Penryn，是從英特爾®酷睿™微體系架構(gòu)派生而出。發(fā)布英特爾酷睿i7處理器2007年1月8日：為擴(kuò)大四核PC向主流買(mǎi)家的銷(xiāo)售，英特爾發(fā)布了針對(duì)桌面電腦的65納米制程英特爾·酷睿™2四核處理器和另外兩款四核服務(wù)器處理器。英特爾·酷睿™2四核處理器含有5.8億多個(gè)晶體管。 　　2007年1月29日：英特爾公布采用突破性的晶體管材料即高-k柵介質(zhì)和金屬柵極。英特爾將采用這些材料在公司下一代處理器——英特爾®酷睿™2雙核、英特爾®酷睿™2四核處理器以及英特爾®至強(qiáng)®系列多核處理器的數(shù)以?xún)|計(jì)的45納米晶體管或微小開(kāi)關(guān)中用來(lái)構(gòu)建絕緣“墻”和開(kāi)關(guān)“門(mén)”，研發(fā)代碼Penryn。采用了這些先進(jìn)的晶體管，已經(jīng)生產(chǎn)出了英特爾45納米微處理器。

晶體管出現(xiàn)的意義

晶體管的出現(xiàn)，是電子技術(shù)之樹(shù)上綻開(kāi)的一朵絢麗多彩的奇葩。 　　同電子管相比，晶體管具有諸多優(yōu)越性： 　?、倬w管的構(gòu)件是沒(méi)有消耗的。無(wú)論多么優(yōu)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。由于技術(shù)上的原因，晶體管制作之初也存在同樣的問(wèn)題。隨著材料制作上的進(jìn)步以及多方面的改善，晶體管的壽命一般比電子管長(zhǎng)100到1000倍，稱(chēng)得起永久性器件的美名。 　?、诰w管消耗電能極少，僅為電子管的十分之一或幾十分之一。它不像電子管那樣需要加熱燈絲以產(chǎn)生自由電子。一臺(tái)晶體管收音機(jī)只要幾節(jié)干電池就可以半年一年地聽(tīng)下去，這對(duì)電子管收音機(jī)來(lái)說(shuō)，是難以做到的。 　?、劬w管不需預(yù)熱，一開(kāi)機(jī)就工作。例如，晶體管收音機(jī)一開(kāi)就響，晶體管電視機(jī)一開(kāi)就很快出現(xiàn)畫(huà)面。電子管設(shè)備就做不到這一點(diǎn)。開(kāi)機(jī)后，非得等一會(huì)兒才聽(tīng)得到聲音，看得到畫(huà)面。顯然，在軍事、測(cè)量、記錄等方面，晶體管是非常有優(yōu)勢(shì)的。 　?、芫w管結(jié)實(shí)可靠，比電子管可靠100倍，耐沖擊、耐振動(dòng)，這都是電子管所無(wú)法比擬的。另外，晶體管的體積只有電子管的十分之一到百分之一，放熱很少，可用于設(shè)計(jì)小型、復(fù)雜、可靠的電路。晶體管的制造工藝雖然精密，但工序簡(jiǎn)便，有利于提高元器件的安裝密度。 　　正因?yàn)榫w管的性能如此優(yōu)越，晶體管誕生之后，便被廣泛地應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、國(guó)防建設(shè)以及人們?nèi)粘Ｉ钪小?953年，首批電池式的晶體管收音機(jī)一投放市場(chǎng)，就受到人們的熱烈歡迎，人們爭(zhēng)相購(gòu)買(mǎi)這種收音機(jī)。接著，各廠(chǎng)家之間又展開(kāi)了制造短波晶體管的競(jìng)賽。此后不久，不需要交流電源的袖珍“晶體管收音機(jī)”開(kāi)始在世界各地出售，又引起了一個(gè)新的消費(fèi)熱潮。 　　由于硅晶體管適合高溫工作，可以抵抗大氣影響，在電子工業(yè)領(lǐng)域是最受歡迎的產(chǎn)品之一。從1967年以來(lái)，電子測(cè)量裝置或者電視攝像機(jī)如果不是“晶體管化”的，那么就別想賣(mài)出去一件。輕便收發(fā)機(jī)，甚至車(chē)載的大型發(fā)射機(jī)也都晶體管化了。 　　另外，晶體管還特別適合用作開(kāi)關(guān)。它也是第二代計(jì)算機(jī)的基本元件。人們還常常用硅晶體管制造紅外探測(cè)器。就連可將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿碾姵?mdash;—太陽(yáng)能電池也都能用晶體管制造。這種電池是遨游于太空的人造衛(wèi)星的必不可少的電源。晶體管這種小型簡(jiǎn)便的半導(dǎo)體元件還為縫紉機(jī)、電鉆和熒光燈開(kāi)拓了電子控制的途徑。 　　從1950年至1960年的十年間，世界主要工業(yè)國(guó)家投入了巨額資金，用于研究、開(kāi)發(fā)與生產(chǎn)晶體管和半導(dǎo)體器件。例如，純凈的鍺或硅半導(dǎo)體，導(dǎo)電性能很差，但加入少量其它元素（稱(chēng)為雜質(zhì)）后，導(dǎo)電性能會(huì)提高許多。但是要想把定量雜質(zhì)正確地熔入鍺或硅中，必須在一定的溫度下，通過(guò)加熱等方法才能實(shí)現(xiàn)。而一旦溫度高于攝氏75度，晶體管就開(kāi)始失效。為了攻克這一技術(shù)難關(guān)，美國(guó)政府在工業(yè)界投資數(shù)百萬(wàn)美元， 　　以開(kāi)展這項(xiàng)新技術(shù)的研制工作。在這樣雄厚的財(cái)政資助下，沒(méi)過(guò)多久，人們便掌握了這種高熔點(diǎn)材料的提純、熔煉和擴(kuò)散的技術(shù)。特別是晶體管在軍事計(jì)劃和宇宙航行中的威力日益顯露出來(lái)以后，為爭(zhēng)奪電子領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)地位，世界各國(guó)展開(kāi)了激烈的競(jìng)爭(zhēng)。為實(shí)現(xiàn)電子設(shè)備的小型化，人們不惜成本，紛紛給電子工業(yè)以巨大的財(cái)政資助。 　　自從1904年弗萊明發(fā)明真空二極管，1906年德福雷斯特發(fā)明真空三極管以來(lái)，電子學(xué)作為一門(mén)新興學(xué)科迅速發(fā)展起來(lái)。但是電子學(xué)真正突飛猛進(jìn)的進(jìn)步，還應(yīng)該是從晶體管發(fā)明以后開(kāi)始的。尤其是PN結(jié)型晶體管的出現(xiàn)，開(kāi)辟了電子器件的新紀(jì)元，引起了一場(chǎng)電子技術(shù)的革命。在短短十余年的時(shí)間里，新興的晶體管工業(yè)以不可戰(zhàn)勝的雄心和年輕人那樣無(wú)所顧忌的氣勢(shì)，迅速取代了電子管工業(yè)通過(guò)多年奮斗才取得的地位，一躍成為電子技術(shù)領(lǐng)域的排頭兵。

晶體管的重要性

晶體管，本名是半導(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(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.晶體管是半導(dǎo)體三極管中應(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。 　　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)等的發(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，絕大多數(shù)的晶體管是和二極管|-{A|zh-cn:二極管;zh-tw:二極體}-，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)雜芯片的生本是相當(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阋耍行У貎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-{A|zh-cn:信息;zh-tw:資訊}--{A|zh-cn:數(shù)字;zh-tw:數(shù)位}-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。 　　　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)體三極管是電路中應(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、集電極接地。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。 　　三極管的導(dǎo)通 三極管處于放大狀態(tài)還是開(kāi)關(guān)狀態(tài)要看給三極管基極加的直流偏晶體三極管置，隨這個(gè)電流變化，三極管工作狀態(tài)由截止-線(xiàn)性區(qū)-飽和狀態(tài)變化而變， 如果三極管Ib（直流偏置點(diǎn)）一定時(shí)，三極管工作在線(xiàn)性區(qū)，此時(shí)Ic電流的變化只隨著Ib的交流信號(hào)變化，Ib繼續(xù)升高，三極管進(jìn)入飽和狀態(tài)，此時(shí)三極管的Ic不再變化，三極管將工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài)。 　　三極管為開(kāi)關(guān)管使用時(shí)工作在飽和狀態(tài)1，用放大狀態(tài)1表示不是很科學(xué)。 　　請(qǐng)對(duì)照三極管手冊(cè)的Ib；Ic曲線(xiàn)加以參考我的回答來(lái)理解三極管的工作狀態(tài)，三極管be結(jié)和ce結(jié)導(dǎo)通三極管才能正常工作。 　　如果三極管沒(méi)有加直流偏置時(shí)，放大電路時(shí)輸入的交流正弦信號(hào)正半周時(shí)，基極對(duì)發(fā)射極而言是正的，由于發(fā)射結(jié)加的是反向電壓，此時(shí)沒(méi)有基極電流和集電極電流，此時(shí)集電極電流變化與基極反相，在輸入電壓的負(fù)半周，發(fā)射極電位對(duì)于基極電位為正的，此時(shí)由于發(fā)射極加的是正向電壓，才有基極和集電極電流通過(guò)，此時(shí)集電極電流變化與基極同相，在三極管沒(méi)有加直流偏置時(shí)三極管be結(jié)和ce結(jié)導(dǎo)通，三極管放大電路將只有半個(gè)波輸出將產(chǎn)生嚴(yán)重的失真。 　　NPN型晶體管示意圖 　　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?，僅僅使用標(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。

晶體管分類(lèi)

按半導(dǎo)體材料和極性分類(lèi) 　　按晶體管使用的半導(dǎo)體材料可分為硅材料晶體管和鍺材料晶體管。按晶體管的極性可分為鍺NPN型晶體管、鍺PNP晶體管、硅NPN型晶體管和硅PNP型晶體管。 　　　按結(jié)構(gòu)及制造工藝分類(lèi) 　　晶體管按其結(jié)構(gòu)及制造工藝可分為擴(kuò)散型晶體管、合金型晶體管和平面型晶體管。 　　　按電流容量分類(lèi) 　　晶體管按電流容量可分為小功率晶體管、中功率晶體管和大功率晶體管。 　　　按工作頻率分類(lèi) 　　晶體管按工作頻率可分為低頻晶體管、高頻晶體管和超高頻晶體管等。 　　　按封裝結(jié)構(gòu)分類(lèi) 　　晶體管按封裝結(jié)構(gòu)可分為金屬封裝（簡(jiǎn)稱(chēng)金封）晶體管、塑料封裝（簡(jiǎn)稱(chēng)塑封）晶體管、玻璃殼封裝（簡(jiǎn)稱(chēng)玻封）晶體管、表面封裝（片狀）晶體管和陶瓷封裝晶體管等。其封裝外形多種多樣。 　　　按功能和用途分類(lèi) 　　晶體管按功能和用途可分為低噪聲放大晶體管、中高頻放大晶體管、低頻放大晶體管、開(kāi)關(guān)晶體管、達(dá)林頓晶體管、高反壓晶體管、帶阻晶體管、帶阻尼晶體管、微波晶體管、光敏晶體管和磁敏晶體管等多種類(lèi)型。 　　
電力晶體管電力晶體管按英文Giant Transistor直譯為巨型晶體管，是一種耐高電壓、大電流的雙極結(jié)型晶體管（Bipolar Junction Transistor—BJT），所以有時(shí)也稱(chēng)為Power BJT；其特性有：耐壓高，電流大，開(kāi)關(guān)特性好，但驅(qū)動(dòng)電路復(fù)雜，驅(qū)動(dòng)功率大；GTR和普通雙極結(jié)型晶體管的工作原理是一樣的。 　　
 

光晶體管光晶體管（phototransistor）由雙極型晶體管或場(chǎng)效應(yīng)晶體管等三端器件構(gòu)成的光電器件。光在這類(lèi)器件的有源區(qū)內(nèi)被吸收，產(chǎn)生光生載流子，通過(guò)內(nèi)部電放大機(jī)構(gòu)，產(chǎn)生光電流增益。光晶體管三端工作，故容易實(shí)現(xiàn)電控或電同步。光晶體管所用材料通常是砷化鎵（CaAs），主要分為雙極型光晶體管、場(chǎng)效應(yīng)光晶體管及其相關(guān)器件。雙極型光晶體管通常增益很高，但速度不太快，對(duì)于GaAs-GaAlAs，放大系數(shù)可大于1000，響應(yīng)時(shí)間大于納秒，常用于光探測(cè)器，也可用于光放大。場(chǎng)效應(yīng)光晶體管響應(yīng)速度快（約為50皮秒），但缺點(diǎn)是光敏面積小，增益?。ǚ糯笙禂?shù)可大于10），常用作極高速光探測(cè)器。與此相關(guān)還有許多其他平面型光電器件，其特點(diǎn)均是速度快（響應(yīng)時(shí)間幾十皮秒）、適于集成。這類(lèi)器件可望在光電集成中得到應(yīng)用。 　　
 

雙極晶體管　　　

雙極晶體管（bipolar transistor）指在音頻電路中使用得非常普遍的一種晶體管。雙極則源于電流系在兩種半導(dǎo)體材料中流過(guò)的關(guān)系。雙極晶體管根據(jù)工作電壓的極性而可分為NPN型或PNP型。 　　
 

雙極結(jié)型晶體管
 

雙極結(jié)型晶體管（Bipolar Junction Transistor—BJT）又稱(chēng)為半導(dǎo)體三極管，它是通過(guò)一定的工藝將兩個(gè)PN結(jié)結(jié)合在一起的器件，有PNP和NPN兩種組合結(jié)構(gòu)；外部引出三個(gè)極：集電極，發(fā)射極和基極，集電極從集電區(qū)引出，發(fā)射極從發(fā)射區(qū)引出，基極從基區(qū)引出（基區(qū)在中間）；BJT有放大作用，重要依靠它的發(fā)射極電流能夠通過(guò)基區(qū)傳輸?shù)竭_(dá)集電區(qū)而實(shí)現(xiàn)的，為了保證這一傳輸過(guò)程，一方面要滿(mǎn)足內(nèi)部條件，即要求發(fā)射區(qū)雜質(zhì)濃度要遠(yuǎn)大于基區(qū)雜質(zhì)濃度，同時(shí)基區(qū)厚度要很小，另一方面要滿(mǎn)足外部條件，即發(fā)射結(jié)要正向偏置（加正向電壓）、集電結(jié)要反偏置；BJT種類(lèi)很多，按照頻率分，有高頻管，低頻管，按照功率分，有小、中、大功率管，按照半導(dǎo)體材料分，有硅管和鍺管等；其構(gòu)成的放大電路形式有：共發(fā)射極、共基極和共集電極放大電路。 　　
 

場(chǎng)效應(yīng)晶體管

場(chǎng)效應(yīng)晶體管（field effect transistor）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)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)的金屬慚躉物舶氳繼宄⌒в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場(chǎng)效應(yīng)晶體管）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。 　　
 

靜電感應(yīng)晶體管　　　

靜電感應(yīng)晶體管SIT(Static Induction Transistor)誕生于1970年，實(shí)際上是一種結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管。將用于信息處理的小功率SIT器件的橫向?qū)щ娊Y(jié)構(gòu)改為垂直導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，即可制成大功率的SIT器件。SIT是一種多子導(dǎo)電的器件，其工作頻率與電力MOSFET相當(dāng)，甚至超過(guò)電力MOSFET，而功率容量也比電力MOSFET大，因而適用于高頻大功率場(chǎng)合，目前已在雷達(dá)通信設(shè)備、超聲波功率放大、脈沖功率放大和高頻感應(yīng)加熱等某些專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域獲得了較多的應(yīng)用。 　　但是SIT在柵極不加任何信號(hào)時(shí)是導(dǎo)通的，柵極加負(fù)偏壓時(shí)關(guān)斷，這被稱(chēng)為正常導(dǎo)通型器件，使用不太方便。此外，SIT通態(tài)電阻較大，使得通態(tài)損耗也大，因而SIT還未在大多數(shù)電力電子設(shè)備中得到廣泛應(yīng)用。 　　
單電子晶體管　　　

用一個(gè)或者少量電子就能記錄信號(hào)的晶體管。隨著半導(dǎo)體刻蝕技術(shù)和工藝的發(fā)展，大規(guī)模集成電路的集成度越來(lái)越高。以動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器(DRAM)為例，它的集成度差不多以每?jī)赡暝黾铀谋兜乃俣劝l(fā)展，預(yù)計(jì)單電子晶體管將是最終的目標(biāo)。目前一般的存儲(chǔ)器每個(gè)存儲(chǔ)元包含了20萬(wàn)個(gè)電子，而單電子晶體管每個(gè)存儲(chǔ)元只包含了一個(gè)或少量電子，因此它將大大降低功耗，提高集成電路的集成度。1989年斯各特(J.H. F.Scott-Thomas)等人在實(shí)驗(yàn)上發(fā)現(xiàn)了庫(kù)侖阻塞現(xiàn)象。在調(diào)制摻雜異質(zhì)結(jié)界面形成的二維電子氣上面，制作一個(gè)面積很小的金屬電極，使得在二維電子氣中形成一個(gè)量子點(diǎn)，它只能容納少量的電子，也就是它的電容很小，小于一個(gè)？F (10~15法拉)。當(dāng)外加電壓時(shí)，如果電壓變化引起量子點(diǎn)中電荷變化量不到一個(gè)電子的電荷，則將沒(méi)有電流通過(guò)。直到電壓增大到能引起一個(gè)電子電荷的變化時(shí)，才有電流通過(guò)。因此電流-電壓關(guān)系不是通常的直線(xiàn)關(guān)系，而是臺(tái)階形的。這個(gè)實(shí)驗(yàn)在歷史上第一次實(shí)現(xiàn)了用人工控制一個(gè)電子的運(yùn)動(dòng)，為制造單電子晶體管提供了實(shí)驗(yàn)依據(jù)。為了提高單電子晶體管的工作溫度，必須使量子點(diǎn)的尺寸小于10納米，目前世界各實(shí)驗(yàn)室都在想各種辦法解決這個(gè)問(wèn)題。有些實(shí)驗(yàn)室宣稱(chēng)已制出室溫下工作的單電子晶體管，觀(guān)察到由電子輸運(yùn)形成的臺(tái)階型電流——電壓曲線(xiàn)，但離實(shí)用還有相當(dāng)?shù)木嚯x。 　　
絕緣柵雙極晶體管　　

絕緣柵雙極晶體管（Insulate-Gate Bipolar Transistor—IGBT）綜合了電力晶體管（Giant Transistor—GTR）和電力場(chǎng)效應(yīng)晶體管（Power MOSFET）的優(yōu)點(diǎn)，具有良好的特性，應(yīng)用領(lǐng)域很廣泛；IGBT也是三端器件：柵極，集電極和發(fā)射極。

主要參數(shù)

晶體管的主要參數(shù)有電流放大系數(shù)、耗散功率、頻率特性、集電極最大電流、最大反向電壓、反向電流等。 　　※ 電流放大系數(shù) 　　電流放大系數(shù)也稱(chēng)電流放大倍數(shù)，用來(lái)表示晶體管放大能力。 　　根據(jù)晶體管工作狀態(tài)的不同，電流放大系數(shù)又分為直流電流放大系數(shù)和交流電流放大系數(shù)。 　　1、直流電流放大系數(shù) 直流電流放大系數(shù)也稱(chēng)靜態(tài)電流放大系數(shù)或直流放大倍數(shù)，是指在靜態(tài)無(wú)變化信號(hào)輸入時(shí)，晶體管集電極電流IC與基極電流IB的比值，一般用hFE或β表示。 　　2、交流電流放大系數(shù) 交流電流放大系數(shù)也稱(chēng)動(dòng)態(tài)電流放大系數(shù)或交流放大倍數(shù)，是指在交流狀態(tài)下，晶體管集電極電流變化量△IC與基極電流變化量△IB的比值，一般用hfe或β表示。 　　hFE或β既有區(qū)別又關(guān)系密切，兩個(gè)參數(shù)值在低頻時(shí)較接近，在高頻時(shí)有一些差異。
耗散功率
　　耗散功率也稱(chēng)集電極最大允許耗散功率PCM，是指晶體管參數(shù)變化不超過(guò)規(guī)定允許值時(shí)的最大集電極耗散功率。 　　耗散功率與晶體管的最高允許結(jié)溫和集電極最大電流有密切關(guān)系。晶體管在使用時(shí)，其實(shí)際功耗不允許超過(guò)PCM值，否則會(huì)造成晶體管因過(guò)載而損壞。 　　通常將耗散功率PCM小于1W的晶體管稱(chēng)為小功率晶體管，PCM等于或大于1W、小于5W的晶體管被稱(chēng)為中功率晶體管，將PCM等于或大于5W的晶體管稱(chēng)為大功率晶體管。
頻率特性
　　晶體管的電流放大系數(shù)與工作頻率有關(guān)。若晶體管超過(guò)了其工作頻率范圍，則會(huì)出現(xiàn)放大能力減弱甚至失去放大作用。 　　晶體管的頻率特性參數(shù)主要包括特征頻率fT和最高振蕩頻率fM等。 　　1、特征頻率fT 晶體管的工作頻率超過(guò)截止頻率fβ或fα時(shí)，其電流放大系數(shù)β值將隨著頻率的升高而下降。特征頻率是指β值降為1時(shí)晶體管的工作頻率。 　　通常將特征頻率fT小于或等于3MHZ的晶體管稱(chēng)為低頻管，將fT大于或等于30MHZ的晶體管稱(chēng)為高頻管，將fT大于3MHZ、小于30MHZ的晶體管稱(chēng)為中頻管。 　　2、最高振蕩頻率fM 最高振蕩頻率是指晶體管的功率增益降為1時(shí)所對(duì)應(yīng)的頻率。 　　通常，高頻晶體管的最高振蕩頻率低于共基極截止頻率fα，而特征頻率fT則高于共基極截止頻率fα、低于共集電極截止頻率fβ。 　　集電極最大電流ICM 　　集電極最大電流是指晶體管集電極所允許通過(guò)的最大電流。當(dāng)晶體管的集電極電流IC超過(guò)ICM時(shí)，晶體管的β值等參數(shù)將發(fā)生明顯變化，影響其正常工作，甚至還會(huì)損壞。 　　最大反向電壓 　　最大反向電壓是指晶體管在工作時(shí)所允許施加的最高工作電壓。它包括集電極—發(fā)射極反向擊穿電壓、集電極—基極反向擊穿電壓和發(fā)射極—基極反向擊穿電壓。 　　1、集電極——集電極反向擊穿電壓 該電壓是指當(dāng)晶體管基極開(kāi)路時(shí)，其集電極與發(fā)射極之間的最大允許反向電壓，一般用VCEO或BVCEO表示。 　　2、基極—— 基極反向擊穿電壓 該電壓是指當(dāng)晶體管發(fā)射極開(kāi)路時(shí)，其集電極與基極之間的最大允許反向電壓，用VCBO或BVCBO表示。 　　3、發(fā)射極——發(fā)射極反向擊穿電壓 該電壓是指當(dāng)晶體管的集電極開(kāi)路時(shí)，其發(fā)射極與基極與之間的最大允許反向電壓，用VEBO或BVEBO表示。
反向電流　

晶體管的反向電流包括其集電極—基極之間的反向電流ICBO和集電極—發(fā)射極之間的反向擊穿電流ICEO。 　　1．集電極——基極之間的反向電流ICBO ICBO也稱(chēng)集電結(jié)反向漏電電流，是指當(dāng)晶體管的發(fā)射極開(kāi)路時(shí)，集電極與基極之間的反向電流。ICBO對(duì)溫度較敏感，該值越小，說(shuō)明晶體管的溫度特性越好。 　　2．集電極——發(fā)射極之間的反向擊穿電流ICEO ICEO是指當(dāng)晶體管的基極開(kāi)路時(shí)，其集電極與發(fā)射極之間的反向漏電電流，也稱(chēng)穿透電流。此電流值越小，說(shuō)明晶體管的性能越好。

晶體管開(kāi)關(guān)的作用

　?。ㄒ唬┛刂拼蠊β?　　現(xiàn)在的功率晶體管能控制數(shù)百千瓦的功率，使用功率晶體管作為開(kāi)關(guān)有很多優(yōu)點(diǎn)，主要是； 　　(1)容易關(guān)斷，所需要的輔助元器件少， 　　(2)開(kāi)關(guān)迅速，能在很高的頻率下工作， 　　(3)可得到的器件耐壓范圍從100V到700V，應(yīng)有盡有． 　　幾年前，晶體管的開(kāi)關(guān)能力還小于10kW。目前，它已能控制高達(dá)數(shù)百千瓦的功率。這主要?dú)w功于物理學(xué)家、技術(shù)人員和電路設(shè)計(jì)人員的共同努力，改進(jìn)了功率晶體管的性能。如 　　(1)開(kāi)關(guān)晶體管有效芯片面積的增加， 　　(2)技術(shù)上的簡(jiǎn)化， 　　(3)晶體管的復(fù)合——達(dá)林頓， 　　(4)用于大功率開(kāi)關(guān)的基極驅(qū)動(dòng)技術(shù)的進(jìn)步。 、 　?。ǘ┲苯庸ぷ髟谡?80V市電上的晶體管功率開(kāi)關(guān) 　　晶體管復(fù)合(達(dá)林頓)和并聯(lián)都是有效地增加晶體管開(kāi)關(guān)能力的方法。 　　在這樣的大功率電路中，存在的主要問(wèn)題是布線(xiàn)。很高的開(kāi)關(guān)速度能在很短的連接線(xiàn)上產(chǎn)生相當(dāng)高的干擾電壓。 　?。ㄈ┖?jiǎn)單和優(yōu)化的基極驅(qū)動(dòng)造就的高性能 　　今日的基極驅(qū)動(dòng)電路不僅驅(qū)動(dòng)功率晶體管，還保護(hù)功率晶體管，稱(chēng)之為“非集中保護(hù)” (和集中保護(hù)對(duì)照)。集成驅(qū)動(dòng)電路的功能包括： 　　(1)開(kāi)通和關(guān)斷功率開(kāi)關(guān)； 　　(2)監(jiān)控輔助電源電壓； 　　(3)限制最大和最小脈沖寬度； 　　(4)熱保護(hù)； 　　(5)監(jiān)控開(kāi)關(guān)的飽和壓降。

相關(guān)歷史事件

IBM將于12月在舊金山國(guó)際電子設(shè)備大會(huì)上介紹新晶體管設(shè)計(jì)方案的詳細(xì)內(nèi)容，并于2005～2006年投入生產(chǎn)，其210GHz晶體管已于2001年6月推出，相關(guān)芯片在2003年末或2004年初上市。 　　2005年2月22日，財(cái)政部和國(guó)家稅務(wù)總局聯(lián)合下發(fā)《關(guān)于扶持薄膜晶體管顯示器產(chǎn)業(yè)發(fā)展稅收優(yōu)惠政策的通知》對(duì)液晶顯示器生產(chǎn)企業(yè)實(shí)施一系列包括免征部分原材料進(jìn)口關(guān)稅、部分生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)口關(guān)稅和增值稅、縮短生產(chǎn)性設(shè)備的折舊年限在內(nèi)的稅收優(yōu)惠政策。 專(zhuān)家認(rèn)為每個(gè)晶體管最低價(jià)格底線(xiàn)出現(xiàn)在2003～2005年，從經(jīng)濟(jì)觀(guān)點(diǎn)看，沒(méi)有必要把晶體管做得更小了。 　　到2005年，芯片所含晶體管數(shù)將高達(dá)幾十億只，頻率也將高達(dá)幾千兆赫。 　　預(yù)計(jì)在2005年將推出采用全新的TeraHertz晶體管架構(gòu)的產(chǎn)品。 　　到2005年芯片上集成2億個(gè)晶體管時(shí)就會(huì)熱得像“核反應(yīng)堆”進(jìn)入2010年時(shí)芯片的溫度就會(huì)達(dá)到火箭發(fā)射時(shí)高溫氣體噴嘴的溫度水平，而到2015年芯片就會(huì)與太陽(yáng)的表面一樣灼熱。 　　2005年公司才把研發(fā)重點(diǎn)轉(zhuǎn)向液晶玻殼，并與鄭州市建設(shè)投資總公司共同投資近22億元啟動(dòng)薄膜晶體管液晶顯示器件玻璃基板生產(chǎn)線(xiàn)項(xiàng)目。 　　預(yù)計(jì)至2004年，hitel將可推出在新的直徑為300毫米（約12英寸）的晶圓片（晶圓片尺寸一般十年翻一番）上能夠刻出容納5億個(gè)晶體管的芯片。 　　例如，2004年投入應(yīng)用的90nm藝，其中半節(jié)距為90nm，而晶體管的物理柵長(zhǎng)為37nm 　　2004年業(yè)界已采用超薄SOI晶圓推出0.1μm1億個(gè)晶體管的高速CMOS電路。 夾海來(lái)風(fēng)TFTLCD成為臺(tái)灣下一波新產(chǎn)業(yè)投資焦點(diǎn)未來(lái)兩年內(nèi)我國(guó)臺(tái)灣在大型薄膜晶體管液晶顯示器（TFTLCD）產(chǎn)業(yè)的投資將近1000億元（新臺(tái)幣）根據(jù)“工研院電子所”估計(jì)，到2003年可以創(chuàng)造2000億元年產(chǎn)值，成為繼半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)之后，另一波帶動(dòng)臺(tái)灣經(jīng)濟(jì)成長(zhǎng)的重點(diǎn)產(chǎn)業(yè)。 　　2003年使用的90nm工藝又有了一些變化，同樣除了線(xiàn)長(zhǎng)和門(mén)長(zhǎng)度的縮短以外，應(yīng)變硅 Strainedsi）被首次引入了晶體管中以解決晶 體管內(nèi)部電流通路問(wèn)題。 　　據(jù)統(tǒng)計(jì)，2003年單位芯片的晶體管數(shù)目與1963年相比增加了10億倍。 　　Barton：在2002年下半年，AMD將會(huì)發(fā)布應(yīng)用SOI（硅連接）晶體管結(jié)構(gòu)的Barton內(nèi)核處理器。 　　結(jié)果從2002年1月1日起，我國(guó)對(duì)移動(dòng)通信基站，移動(dòng)通信交換機(jī)，大、中、小型計(jì)算機(jī)，噴墨、激光打印機(jī)，傳真機(jī)，電阻器，電位器，晶體管及集成電路等122個(gè)關(guān)稅稅目的主要信息技術(shù)產(chǎn)品實(shí)行零關(guān)稅，占我國(guó)信息技術(shù)產(chǎn)品總稅目（共251個(gè)）的49％左右。 　　2002年以來(lái)，日本以外的市場(chǎng)對(duì)彩色超向量扭曲薄膜晶體管LCD的需求激增。 　　根據(jù)中國(guó)加入世界貿(mào)易組織信息技術(shù)產(chǎn)品協(xié)議的承諾，2002年中國(guó)將對(duì)移動(dòng)通信基站、移動(dòng)通信交換機(jī)、大中小型計(jì)算機(jī)、噴墨、激光打印機(jī)、傳真機(jī)、電阻器、電位器、晶體管及集成電路等122個(gè)關(guān)稅稅目的主要信息技術(shù)產(chǎn)品實(shí)行零關(guān)稅。 　　2002年9月15日在美國(guó)硅谷舉辦的微處理器論壇上，世界芯片業(yè)霸主、美國(guó)英特爾公司表示，該公司將在2007年推出集成10億個(gè)晶體管和運(yùn)行速度高達(dá)6GHz電腦芯片，讓世界芯片進(jìn)入10億晶體管時(shí)代，同時(shí)證明摩爾定律這棵發(fā)明理論之樹(shù)常青。 　　2002年5月，IBM開(kāi)發(fā)出速度遠(yuǎn)超過(guò)現(xiàn)在最先進(jìn)的硅晶體管的碳納米晶體管，實(shí)用化進(jìn)程再次加速。 　　而在2001年年底到2002年年初的這段時(shí)間里，英特爾公司的產(chǎn)品線(xiàn)將全部轉(zhuǎn)移到0.13微米封裝工藝，所采用的晶體管制造技術(shù)為70納米。 　　2001年9月25日，投資金額14．8億美元的中芯國(guó)際集成電路制造（上海）有限公司，在上海張江高新科技園區(qū)舉行了“中芯第一芯”投產(chǎn)慶典，慶祝第一片8英寸、0．25微米以下線(xiàn)寬（指芯片上晶體管之間的距離，越短則同一個(gè)芯片上可排列的晶體管越多，技術(shù)水平越高）的芯片上線(xiàn)生產(chǎn)。 　　2001年，貝爾實(shí)驗(yàn)室發(fā)明了世界上第一個(gè)分子級(jí)晶體管，從而成為繼1947年發(fā)明，標(biāo)志著通信和技術(shù)新時(shí)代到來(lái)的晶體管之后的又一個(gè)科學(xué)里程碑。 　　2001年7月18日，青島晶體管實(shí)驗(yàn)所開(kāi)島城科研院所改制之先河：130名職工出資100萬(wàn)元將其買(mǎi)斷，斯時(shí)，這個(gè)實(shí)驗(yàn)所在國(guó)有體制下經(jīng)營(yíng)了35年。 　　2001年6月，IBM宣布單個(gè)硅鍺晶體管的工作頻率達(dá)到210GHz，工作電流1mA，比上一代硅鍺晶體管速度提高了80%，功耗降低了50%。 　　2001年，Avouris等人利用此法制造成功了世界上第一列碳納米管晶體管1451。 　　2001年4月，IBM公司宣布世界上第一個(gè)碳納米材料晶體管陣列，從而使“分子計(jì)算機(jī)”的理想開(kāi)始走向現(xiàn)實(shí)。 　　2000年英特爾公司推出“奔騰4”處理器，運(yùn)行速度高達(dá)1.5GHz，集成的晶體管數(shù)量高達(dá)4200萬(wàn)，每秒運(yùn)算量高達(dá)15億次。 　　2000年 11月，容納4200萬(wàn)個(gè)晶體管的奔騰4處理器的誕生，其卓越的創(chuàng)新使處理器技術(shù)跨入了第7代。 　　2000年 12月，英特爾公司率先在業(yè)界開(kāi)發(fā)出柵極長(zhǎng)度為30nm的單晶體管；2001年6月，英特爾又將這一紀(jì)錄提高到20nm；同年 11月 26日，英特爾宣布已開(kāi)發(fā)出柵極長(zhǎng)度僅為15nm的新型晶體管，同時(shí)單個(gè)晶體管的實(shí)際工作頻率已經(jīng)能達(dá)到2．63THz。 　　到了2000年，每個(gè)設(shè)計(jì)工程師進(jìn)行新設(shè)計(jì)時(shí)的生產(chǎn)率為2683個(gè)晶體管/周，而采用IP進(jìn)行設(shè)計(jì)其生產(chǎn)率約為30000個(gè)晶體管/周，效率提高非常明顯，可以說(shuō)IP重用是重要的生產(chǎn)力要素。 　　同時(shí)，毫米波功率晶體管可能在2000年前后轉(zhuǎn)到小批量的試制生產(chǎn)。 　　預(yù)計(jì)到2000年左右，全球?qū)⒂?GDRAM和可包含500億只晶體管的單片系統(tǒng)問(wèn)。 　　2000年初，美國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室開(kāi)發(fā)出50 nm向晶體管，該晶體管建在芯片表面，電流垂直流動(dòng)，在晶體管的兩個(gè)相對(duì)的面各有一個(gè)門(mén)，從而提高了運(yùn)算速度。 　　例如，2000年中國(guó)從馬來(lái)西亞進(jìn)口的28.8億美元的機(jī)電產(chǎn)品中，一半以上是顯像管、晶體管和集成電路。 　　隨著1999年9月第一批（TFT－LCD）彩色液晶顯示器的產(chǎn)出，中國(guó)內(nèi)地不能生產(chǎn)薄膜晶體管彩色液晶顯示器的歷史宣告結(jié)束。 　　早在1999年，富士通投入８億美元在本州島建成了一座可以生產(chǎn)超薄晶體管的工廠(chǎng)，那些平薄如紙的晶體管全部用于制造柔軟的可卷曲的塑料液晶。 　　1999年初 全國(guó)各高空臺(tái)站開(kāi)始使用晶體管回答器。 　　1998年，國(guó)際商用機(jī)器公司托馬斯•沃特森研究中心的費(fèi)宗•阿武里斯和荷蘭德?tīng)柗蛱乜萍即髮W(xué)的塞斯•德克爾證實(shí)，單個(gè)碳納米管具有晶體管功用。 　　自從1998年碳納米管應(yīng)用于制作室溫下場(chǎng)效應(yīng) 晶體管以來(lái)，對(duì)碳納米管制作納米尺度的分子器件的研究得到了長(zhǎng)足的發(fā)展。 　　據(jù)1998年2月26日《科技日?qǐng)?bào)》的報(bào)導(dǎo)，美國(guó)桑迪亞國(guó)家實(shí)驗(yàn)室根據(jù)量子物理的基本原理制造出量子晶體管樣管，較好地解決了批量生產(chǎn)的工藝問(wèn)題。 　　1998年3月 英特爾公司制成包含 7 0 2億個(gè)晶體管的集成電路芯片 這表明集成度這一微電子技術(shù)的重要指標(biāo) 在不到 40年內(nèi)便提高了7000萬(wàn)倍。 　　1997年，包含750萬(wàn)個(gè)晶體管的奔騰 處理器面世。 　　1997年，Intel推出了包含750萬(wàn)個(gè)晶體管的奔騰 處理器，這款新產(chǎn)品集成了IntelMMX媒體增強(qiáng)技術(shù)，專(zhuān)門(mén)為高效處理視頻、音頻和圖形數(shù)據(jù)而設(shè)計(jì)。 　　在1997年，每個(gè)設(shè)計(jì)工程師進(jìn)行新設(shè)計(jì)時(shí)的生產(chǎn)率為1100個(gè)晶體管/周，而采用IP模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)的生產(chǎn)率為2100個(gè)晶體管/周。 　　我們?cè)囍屏司哂休^高輸入阻抗的晶體管放大器，1997年7月29日在主站端試用，結(jié)果激活了至周浜站的通道，連續(xù)數(shù)天的通信不中斷。 　　微處理器技術(shù)另一個(gè)突破是芯片制造技術(shù)的革新，IBM于1997年9月22日宣布了用銅代替鋁制造晶體管的新工藝，使電子線(xiàn)路體積更小，從而速度更快，效能更高。 　　1997年9月IBM公司宣布研制成功種銅鶩代鋁制作晶體管的新生產(chǎn)工藝。 　　自1997年起經(jīng)過(guò)各廠(chǎng)家、用戶(hù)等有關(guān)部門(mén)的共同努力，目前全國(guó)絕大部分省局已經(jīng)使用晶體管回答器。 　　1995年底開(kāi)鮮的晶體管構(gòu)造計(jì)劃，于1996年6月，第一批產(chǎn)靛經(jīng)測(cè)試是非常成功的。 　　1995年該廠(chǎng)上了兩臺(tái)單倉(cāng)式晶體管高壓靜電除塵器，用在成品兩臺(tái)球磨機(jī)上。 　　1995年11月9日首先對(duì)其中一臺(tái)晶體管勵(lì)磁裝置進(jìn)行改造。 　　如索尼公司1995年掌握了晶體管方面的核心專(zhuān)長(zhǎng)，生產(chǎn)出第一代晶體管收音機(jī)，體積小，每臺(tái)標(biāo)價(jià)僅29.95美元，做到了價(jià)廉物美，迅速占領(lǐng)了世界市場(chǎng)。 　　1994年初美國(guó)LSI公司研制成功集成度達(dá)900萬(wàn)個(gè)晶體管的邏輯芯片，0.5μｍ３Ｖ 　　日本松下公司最早用SMT制作10ｎｍ質(zhì)量硅量子線(xiàn)，1994年在瑞士召開(kāi)的國(guó)際納米工程會(huì)議上，首次展示用ＳＴＭ探針制作的晶體管單元電路。 　　　磁敏三極管 　　磁敏三極管由鍺材料或硅材料制成。圖是磁敏三極管的結(jié)構(gòu)圖。它是在高阻半導(dǎo)體材料i上制成N＋-i－N＋結(jié)構(gòu)，在發(fā)射區(qū)的一側(cè)用噴砂等方法破壞一層晶格，形成載流子高復(fù)合區(qū)r。元件采用平板結(jié)構(gòu)，發(fā)射區(qū)和集電區(qū)設(shè)置在它的上、下表面。

如何用萬(wàn)用表測(cè)試三極管

　?。?）判別基極和管子的類(lèi)型 　　選用歐姆檔的R*100（或R*1K）檔，先用紅表筆接一個(gè)管腳，黑表筆接另一個(gè)管腳，可測(cè)出兩個(gè)電阻值，然后再用紅表筆接另一個(gè)管腳，重復(fù)上述步驟，又測(cè)得一組電阻值，這樣測(cè)3次，其中有一組兩個(gè)阻值都很小的，對(duì)應(yīng)測(cè)得這組值的紅表筆接的為基極，且管子是PNP型的；反之，若用黑表筆接一個(gè)管腳，重復(fù)上述做法，若測(cè)得兩個(gè)阻值都小，對(duì)應(yīng)黑表筆為基極，且管子是NPN型的。 　?。?）判別集電極 　　因?yàn)槿龢O管發(fā)射極和集電極正確連接時(shí)β大（表針擺動(dòng)幅度大），反接時(shí)β就小得多。因此，先假設(shè)一個(gè)集電極，用歐姆檔連接，（對(duì)NPN型管，發(fā)射極接黑表筆，集電極接紅表筆）。測(cè)量時(shí)，用手捏住基極和假設(shè)的集電極，兩極不能接觸，若指針擺動(dòng)幅度大，而把兩極對(duì)調(diào)后指針擺動(dòng)小，則說(shuō)明假設(shè)是正確的，從而確定集電極和發(fā)射極。 　?。ǎ常╇娏鞣糯笙禂?shù)β的估算 　　選用歐姆檔的R*100（或R*1K）檔，對(duì)NPN型管，紅表筆接發(fā)射極，黑表筆接集電極，測(cè)量時(shí)，只要比較用手捏住基極和集電極（兩極不能接觸），和把手放開(kāi)兩種情況小指針擺動(dòng)的大小，擺動(dòng)越大，β值越高。

晶體管的檢測(cè)和更換

　　電路中的晶體管主要有晶體二極管、晶體三極管、可控硅和場(chǎng)效應(yīng)管等等，其中最常用的是三極管和二極管，如何正確地判斷二、三極管的好壞等是學(xué)維修關(guān)鍵之一。 　　1晶體二極管：首先我們要知道該二極管是硅管還是鍺管的，鍺管的正向壓降一般為0.1伏～0.3伏之間，而硅管一般為0.6伏～0.7伏之間。測(cè)量方法為：用兩只萬(wàn)用表測(cè)量，當(dāng)一只萬(wàn)用表測(cè)量其正向電阻的同時(shí)用另外一只萬(wàn)用表測(cè)量它的管壓降。最后可根據(jù)其管壓降的數(shù)值來(lái)判斷是鍺管還是硅管。硅管可用萬(wàn)用表的R×1K擋來(lái)測(cè)量，鍺管可用R×100擋來(lái)測(cè)。一般來(lái)說(shuō)，所測(cè)的二極管的正反向電阻兩者相差越懸殊越好。一般如正向電阻為幾百到幾千歐，反向電阻為幾十千歐以上，就可初步斷定這個(gè)二極管是好的。同時(shí)可判定二極管的正負(fù)極，當(dāng)測(cè)得的阻值為幾百歐或幾千歐時(shí)，為二極管的正向電阻，這時(shí)負(fù)表筆所接的為負(fù)極，正表筆所接的為正極。另外，如果正反向電阻為無(wú)窮大，表示其內(nèi)部斷線(xiàn)；正反向電阻一樣大，這樣的二極管也有問(wèn)題；正反向電阻都為零表示已短路。 　　2晶體三極管：　晶體三極管主要起放大作用，那么如何來(lái)判測(cè)三極管的放大能力呢？其方法是：將萬(wàn)用表調(diào)到R×100擋或R×1K擋，當(dāng)測(cè)NPN型管時(shí)，正表筆接發(fā)射極，負(fù)表筆接集電極，測(cè)出的阻值一般應(yīng)為幾千歐以上；然后在基極和集電極之間串接一個(gè)100千歐的電阻，這時(shí)萬(wàn)用表所測(cè)的阻值應(yīng)明顯的減少，變化越大，說(shuō)明該三極管的放大能力越強(qiáng)，如果變化很小或根本沒(méi)有變化，那就說(shuō)明該三極管沒(méi)有放大能力或放大能力很弱。 　　電極的判斷方法 　　測(cè)量的鍺管用R*100檔，硅管用R*1k檔，先固定紅表筆與任意一支腳接觸，黑表筆分別對(duì)其余兩支腳測(cè)量。看能否找到兩個(gè)小電阻，若不能再把紅表筆移向其他的腳繼續(xù)測(cè)量照顧到兩個(gè)小電阻為止，若固定紅線(xiàn)找不到兩個(gè)小電阻，可固定黑表筆繼續(xù)查找。 　　當(dāng)找到兩個(gè)小電阻后，所固定的一支表筆所用的為基極。若固定的表筆為黑筆，則三極管為NPN型，若固定的為紅筆，則該管為PNP。 　　A 判斷ce極電阻法 　　用萬(wàn)用表測(cè)量除基極為的兩極的電阻，交換表筆測(cè)兩次，如果是鍺管，所測(cè)電阻較小的一次為準(zhǔn)，若為PNP型，測(cè)黑表筆所接的為發(fā)射極，紅表筆接的是集電極，若為NPN型，測(cè)黑表筆所接的為集電極，紅表筆接的是發(fā)射極；如果是硅管，所測(cè)電阻較大的一次為準(zhǔn)，若為PNP型，測(cè)黑表筆所接的為發(fā)射極，紅表筆接的是集電極，若為NPN型，測(cè)黑表筆所接的為集電極，紅表筆接的是發(fā)射極。 　　B PN結(jié)正向電阻法 　　分別測(cè)兩PN結(jié)的正向電阻，較大的為發(fā)射極，較小的為集電極。 　　C 放大系數(shù)法 　　用萬(wàn)用表的兩支表筆與基極除外的兩支腳接觸，若為PNP，則用手指接觸基極與紅筆所接的那一極看指針擺動(dòng)的情況，然后交換表筆測(cè)一次，以指針擺動(dòng)幅度大的一次為準(zhǔn)，這時(shí)，接紅表筆的為集電極；若為NPN，則用手指接觸基極與紅筆所接的那一極看指針擺動(dòng)的情況，然后交換表筆測(cè)一次，以指針擺動(dòng)幅度大的一次為準(zhǔn)，這時(shí)，接黑表筆的為集電極。 　　注意:模擬表和數(shù)字表的區(qū)別,模擬表的紅表筆接的是電源的負(fù)極，而數(shù)字表相反。