正文

單詞“晶體管”是指可以執(zhí)行開(kāi)關(guān)和放大的半導(dǎo)體器件,。 您可能從上一教程中回憶起,，可以用作開(kāi)關(guān)或放大器的電子設(shè)備稱(chēng)為有源組件。 電開(kāi)關(guān)和放大并不是從1948年晶體管的發(fā)明開(kāi)始的,。 但是,，本發(fā)明是一個(gè)新時(shí)代的開(kāi)始，因?yàn)榕c晶體管擴(kuò)散之前使用的有源組件（稱(chēng)為真空管）相比,，晶體管體積小,，效率高且具有機(jī)械彈性。

該教程將簡(jiǎn)要討論兩種最常見(jiàn)類(lèi)型的晶體管的基本特征和功能,。 在本后面,，我們將詳細(xì)了解晶體管的工作方式以及電路設(shè)計(jì)人員如何使用晶體管。

雙極結(jié)型晶體管

在上一教程中,，我們了解了pn結(jié)的特殊特性,。 如果我們將另一部分半導(dǎo)體材料添加到pn結(jié),，則將有一個(gè)雙極結(jié)晶體管（BJT）。 如下圖所示,，我們可以添加一部分n型半導(dǎo)體來(lái)創(chuàng)建一個(gè)npn晶體管,，或者我們可以添加一部分p型半導(dǎo)體來(lái)形成一個(gè)pnp晶體管。

n型和p型半導(dǎo)體的三層組合產(chǎn)生了一個(gè)三端子設(shè)備,，該設(shè)備允許流過(guò)基極端子的電流較小,，從而調(diào)節(jié)發(fā)射極和集電極端子之間的較大電流。在npn晶體管中,，控制電流從基極流向發(fā)射極,，調(diào)節(jié)電流從集電極流向發(fā)射極。 在pnp晶體管中,，控制電流從發(fā)射極流到基極,，調(diào)節(jié)電流從發(fā)射極流到集電極。 下圖中的箭頭表示了這些當(dāng)前模式,。

場(chǎng)效應(yīng)晶體管

顧名思義,，場(chǎng)效應(yīng)晶體管（FET）使用電場(chǎng)來(lái)調(diào)節(jié)電流。 因此,，我們可以將BJT和FET視為半導(dǎo)體放大和開(kāi)關(guān)這一主題的兩個(gè)基本變化：BJT允許小電流調(diào)節(jié)大電流,，而FET允許小電壓調(diào)節(jié)大電流。

場(chǎng)效應(yīng)晶體管由兩個(gè)被溝道隔開(kāi)的摻雜半導(dǎo)體區(qū)域組成,，并且以改變溝道的載流特性的方式向器件施加電壓,。 下圖使您了解其工作原理。

如您所見(jiàn),，被通道隔開(kāi)的端子稱(chēng)為源極和漏極,，而柵極是施加控制電壓的端子。 盡管此圖有助于介紹一般的FET操作,，但實(shí)際上是在描述一種相對(duì)不常見(jiàn)的器件,，稱(chēng)為結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管（JFET）。 如今,，絕大多數(shù)場(chǎng)效應(yīng)晶體管是金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管（MOSFET）,。

MOSFET具有將柵極與溝道分隔開(kāi)的絕緣層。 因此,，與BJT不同,，MOSFET不需要穩(wěn)態(tài)輸入電流。 通過(guò)施加電壓可以簡(jiǎn)單地調(diào)節(jié)流過(guò)通道的電流,。 下圖顯示了n溝道MOSFET（也稱(chēng)為NMOS晶體管）的物理結(jié)構(gòu)和基本操作,。 NMOS晶體管中的多數(shù)載流子是電子； 具有空穴作為多數(shù)載流子的p型晶體管稱(chēng)為p溝道MOSFET或PMOS晶體管,。

兩個(gè)重?fù)诫s的n型區(qū)域被p型溝道隔開(kāi),。 假設(shè)源和基板都接地,。 如果柵極也接地，則電流將無(wú)法流過(guò)溝道,，因?yàn)槭┘拥铰O的電壓會(huì)導(dǎo)致反向偏置的pn結(jié),。 然而，施加到柵極的正電壓排斥溝道中的空穴,，從而產(chǎn)生耗盡區(qū),，并從源極和漏極部分吸引電子。 如果電壓足夠高,，則通道將具有足夠的移動(dòng)電子,，以在向漏極施加電壓時(shí)允許電流從漏極流向源極。

結(jié)論

由于它們?cè)试S較小的電流或電壓來(lái)調(diào)節(jié)電流,，因此BJT和MOSFET可以用作電子開(kāi)關(guān)和放大器,。 開(kāi)關(guān)動(dòng)作是通過(guò)提供在兩種狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換的輸入信號(hào)來(lái)完成的。 這些輸入狀態(tài)之一導(dǎo)致全電流流動(dòng),，而另一個(gè)導(dǎo)致零電流流動(dòng),。 通過(guò)偏置晶體管來(lái)實(shí)現(xiàn)放大，以便較小的輸入信號(hào)變化會(huì)在電流中產(chǎn)生相應(yīng)的較大幅度變化,。

晶體管可以制造為分立器件,，但是它們最常作為集成電路中的微小組件而遇到，這些集成電路將在下一章中進(jìn)行研究,。