单结晶体管工作原理及其应用 *
什么是单结晶体管
单结晶体管又叫做双基极二极管,和二极管、三极管一样都属于晶体管的一种。它是由一个PN结构成发射极并且有两个基极的三端晶体管。
单结晶体管内部结构
单结晶体管内部由一个高电阻率的N型硅片,在其两端通过欧姆接触引出两个基极,分别为***基极B1和第二基极B2,在靠近第二基极B2的一侧有一个PN结,在这个PN结上引出发射极E。
单结晶体管内部结构示意图下
单结晶体管电路符号及其等效电路
该工艺是在Si半导体芯片上通过氧化、光刻、扩散、离子注入等一系列流程,制作出晶体管和集成电路。绝缘栅双极型晶体管现货
也可使用其它种类器件完成同样的单向导电功能,比如真空二极管。但是它们非常复杂,具有很多部件,如果过热也会造成器件不可靠,造价很高,也不可能进行小型化。
能够小型化非常关键,晶体管带来了微电子的**变化。Brattain所制作的晶体管是所有晶体管的基础。
为了理解***个晶体管的工作原理,可以把它左右分开,看成两个并联在一起的单向导电的二极管。
在中间是一层半导体锗,它具有负电荷载流子。下面是金属铜形成的导电基底。**上层是有金箔层。
当金箔接触到半导体锗表面的时候,就会形成带有正电荷载流子的半导体。在其下就是带有负电荷载流子的锗半导体。
绝缘栅双极型晶体管现货场效应管是电压控制元件,而晶体管是电流控制元件。
MOS晶体管
MOS晶体管全名叫做MOSFET(Metal oxide semiconductor field effect transistor),翻译为中文就是,金属氧化物半导体场效应晶体管这个名字听起来比较绕,比较奇怪,为什么要这么起名字呢?
如下图所示MOS管的结构图和等效图,**上边的栅极(Gate)一般都是由金属(Metal)做的,中间的绝缘层一般是由氧化层SiO2(Oxide)做的,**下边是半导体材料(semiconductor)。至于FET,场效应,就是电场控制电子的意思。
图1 MOS晶体管的结构图(左)和等效图(右)
首先看左边的结构图,图中下半部分是P型半导体(如图中的P-body),其中含有大量的空穴,而左上角和右上角带颜色的N+,是重掺杂的N型半导体,含有更大量的自由电子。接下来继续拟人化描述。
其中,两块带颜色的N+区是一个国家。左边的N+区是一块飞地,而右边的N+区,是本土大陆,飞地的自由电子常年在外,想从飞地(也就是左边的N+区)通过P-body国家,回到本土大陆(也就是右边的N+区)。
左边引起电流波动的信号可能来自麦克风电压信号。在1947年的晶体管组成的放大电路可以将音频信号的功率增加35分贝。
Westen Electric 公司在1951年开始批量生产这种点接触式晶体三极管。这种晶体管的一个巨大缺点就是可靠性差,有的晶体会会突然失效。从制作工艺角度来看,这种结构有着先天不足,它是三维立体结构。
***个晶体管原理图和外观--**手工打造的三极管
由此,物理学家开始考虑如何能够将器件从三维结构改变成二维的结构。多年之后,包括Westen Electric, RCA,GE等公司开发出结型二维晶体三极管。这种晶体管的性能超过了**早的点接触型的晶体三极管。
晶体管的电子流动方向就是集电极,然后由基极控制。
在这个区域内集成了三种不同的导电物质。我们按照物质的导电性能将物质分成了三大类:导体、绝缘体和半导体。
***类是导体,比如像金属,是通过内部带有负电的电子来传递电流的;第二类是绝缘体,它们则会阻挡电流流过;第三类是可以用来制作成晶体三极管的半导体。正如它的名字所示,半导体的导电性能好于绝缘体,但比导体差。
与导体比较大的一点不同,导体只是有带有负电荷的电子来导电,而半导体则会有两种不同的导电粒子,也称为载流子:正电荷载流子和负电荷载流子。这是三极管特性基础。
根据这两种不同载流子的半导体,工程师们可以制作小型可靠的单向导电的半导体器件-二极管。
单结晶体管BT33、C3、W1、W2等元件组成了弛张振荡器。绝缘栅双极型晶体管现货
线性性能也由晶体管端口在基带频率范围内和载波频率的两倍2fC 的阻抗值决定的。绝缘栅双极型晶体管现货
芯片有数十亿晶体管,光刻机多久能做好一枚芯片? *
虽说半导体芯片的制造工艺不断升级,但是晶体管本身的大小并没有明显变化,在大约10多年以前,晶体管大都是以2D平面式布局在芯片当中,但是自从2011年英特尔推出3D晶体管层叠结构以来,晶体管便能以层级堆叠的形式排列起来,这样就**增加了晶体管密度,同时借助更先进的制造工艺,晶体管之间的间距也变得更小,这样在同样大小的芯片中才能获得更高的性能或更低的功耗,半导体芯片这么多年也都是按照这样的理念发展的。 绝缘栅双极型晶体管现货
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