介绍了晶体管

在这篇文章中，我们将简要介绍晶体管的前身，即真空管，晶体管的历史，晶体管的电路符号，它的基本工作和它的工作方式。

注意:这将是对晶体管主题的一次复习，不会太技术性。

真空管

在晶体管发明之前，真空管在电子学中起着主要作用。真空管也称为电子管或阀门。真空管由阳极和阴极组成。

这些阳极和阴极被放置在一个紧密封闭的玻璃管中，玻璃管中充满真空。阴极被灯丝加热，灯丝帮助阴极发射电子。

在早期的情况下，直接阴极作为灯丝，因此当这个阴极被加热，电子将从它的表面发射。随后引入了间接加热阴极的外灯丝。

产生的电子将流向阳极。这就产生了阳极和阴极之间的电位差，从而在电路中形成了电流。灯丝必须连续不断地充电，以使阴极加热。

为了引导这些电子均匀地流向阳极，使用了外部电极，通常称为栅极。这种结构使电路体积庞大，增加了成本。

在早期，这些真空管被用于第一代计算机、收音机和电视机的制造。后来这些被用于军事应用和基于电子管的音频放大器。但后来这些真空管被晶体管和二极管所取代。

因为真空管体积大，与晶体管相比有点贵，而且消耗更多的能量。因此，晶体管克服了真空管的这些限制。晶体管不需要灯丝电流。

简史晶体管

受够了真空管的大功耗和低可靠性，贝尔实验室的研究主任凯利指派威廉·肖克利研究半导体来取代这些真空管。约翰·巴丁，沃尔特·布拉顿在肖克利的指导下进行了实验。

威廉肖克利对场效应放大器进行了实验，但失败了。但后来约翰·巴丁和沃尔特·布拉顿研究发现，电子在表面形成了一种势垒，这在当时是未知的。这一突破导致了第一个晶体管的发现。

1947年12月，他们将两个金触点应用于锗晶体的实验产生了大于输入信号的输出信号功率。因此，第一种晶体管技术被称为点接触器件，这种技术被更高性能的类型所调节。这是1948年6月首次报道的。

图片资源链接:www.ece.umd.edu/class/enee312-2.S2005/

后来点接触器件的局限性，使肖克利独自发明了结型晶体管，这种晶体管主导了点接触器件并且易于制造。

晶体管的交易始于20世纪50年代，第一个商用晶体管于1952年用于电话设备和军用计算机。1953年晶体管被用于助听器，一种医疗设备。

晶体管的崛起

晶体管技术的有效崛起主要归功于许多公司的捐赠和鼓励，包括贝尔实验室、摩托罗拉、Philco、雷神、RCA、Sylvania和德州仪器。

在晶体放大的制造中，半导体材料起着重要的作用。第一个晶体管是在20世纪50年代由半导体材料锗制成的。当施加电压时，这种半导体材料既不能完全导电，也不能完全绝缘。

后来硅晶体管被开发出来。由于在高温下的成功表现，硅晶体管从1954年开始被更多地使用。商用硅晶体管由德州仪器提供。后来对硅晶体管进行了广泛的研究，现在这导致了集成电路和微处理器设备的发展。

后来在1959年，第一个场效应晶体管被开发出来。它由三层金属(m栅)、氧化物(o绝缘)、硅(s半导体)组成。

最初用于晶体管外壳形状的材料是塑料环氧树脂。但塑料外壳的设备可能会随着时间的推移而退化。因此，塑料和金属外壳的组合在20世纪60年代中期被开发出来。

在制造晶体管的过程中，半导体材料要加入少量的化学杂质，如砷或锑。这个过程被称为“掺杂”。

为了在半导体中创造合适的晶体结构以允许晶体管工作，这是必需的。根据半导体材料中使用的掺杂元素的不同，晶体管可以分为PNP或NPN。PNP和NPN是晶体管使用的电极性的表示。

例如，在电路应用中，一个PNP晶体管将需要一组特定的正和负电压极性用于晶体管的三个终端。NPN晶体管要求所有电路电压极性与PNP所使用的电压极性相反。许多电路应用需要PNP和NPN晶体管。

晶体管是什么?

晶体管与真空三极管对称，体积相对很小。晶体管是由“转移”和“压敏”两个字组成的。晶体管由三层半导体材料组成，每一层具有将电流传输到其他层的能力。

由两层n型和一层p型材料或两层p型和一层n型材料组成的三层半导体器件。第一种类型称为npn型晶体管，另一种分别称为pnp型晶体管。

锗和硅是最理想的半能导电半导体材料。通过在半导体材料中掺杂的过程，其结果是在材料中增加额外的电子或在材料中产生空穴。

外层的宽度比插入的p型或n型材料要大得多，后者的比例通常为10:1或更少。通过限制自由载流子的数量，较低的掺杂水平降低了电导率并增加了这种材料的电阻。

二极管和晶体管的区别是:二极管是由两层和一个结组成的。晶体管由三层两个结组成。晶体管可用作通/断开关或放大器。

晶体管的符号

记住这些晶体管的简单方法符号是,

• PNP-Points在永久
• NPN-Never点

在晶体管的符号中，箭头表示电流的方向。

在PNP晶体管中，电压和电流方向的正负状态总是与NPN晶体管的正负方向相反。然而，NPN和PNP晶体管的工作原理是一样的。

晶体管的操作模式

有四种操作模式，饱和，截止，有源和反向有源。

饱和状态

在这种模式下，晶体管起开关的作用。从集电极到发射极的电流将无条件流动(短路)。两个二极管都处于正向偏置状态。

截止模式

在这种模式下，晶体管也像一个开关，但没有电流从集电极流到发射极(开路)。发射极和集电极两端都没有电流流过。

主动模式

在这种模式下，晶体管的作用类似于放大器，即从集电极端到发射极端的电流与通过基极端的电流相对应。基座将放大进入集电极终端和从发射极终端输出的电流。

反向主动模式

从集电极端到发射极端的电流与通过基端的电流相对应，但这一流动方向相反。

二极管的背对背连接

损耗层主要是由于载流子的作用而在晶体管的集电极基和发射极基部形成的。在两个二极管背对背连接的情况下，所形成的耗尽区不能同时通过空穴和电子的电流携带。

我们已经知道，由于薄的基极层，只有晶体管在工作，而这一层只不过是发射极和集电极的插入部分。因此，发射极和集电极之间的距离非常近。当强大的电场，则授予大多数载波从发射器通过。

这些大多数载流子将作为少数载流子在碱基上和碱基集电极结的耗尽区内扩散。在简单的逻辑中，具有一个NP结和一个PN结的器件就像两个二极管一样被背靠背地放置。

在这种情况下，当我们在基端施加较大的电压时，电流就不能通过电路了。因为施加的电压使一个势垒变大，另一个势垒变小，使电流无法通过。

为了克服这种情况，除了位于N-P端子顶部的主电压电源外，还在较低的P-N电平添加了一个小电压源。由于这个小电压供应，它将推动电子进入洞部分。

主电压电源将控制电流。通过这两种消耗层的作用，当前的屏障被削弱。因此，通过晶体管的电压将有较高的上升增加。

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