单个晶体管的成本收益预测 *
学习曲线,甚至比摩尔定律更为重要,图一是单个晶体管的成本收益学习曲线。自1954 年以来,单个晶体管的收益与可预测学习曲线强相关。在摩尔定律之前,学习曲线为半导体行业提供了一盏指路明灯。德州仪器将其用于战略指定,并与波士顿咨询集团 ( Boston Consulting Group ) 共享数据,后者出版了一本名为《经验展望》( Perspectives on Experience ) 的书。在锗硅分立晶体管时代,像TI 这样的公司可以利用学习曲线,根据生产的前1000 个元器件的实际成本,来预测生产10 万个元器件后的单位成本。然后,可以对特定的晶体管元器件进行亏本定价,以获得领先的市场份额,当销量达到未来的高单位时,可以实现更高的盈利能力和市场影响力。学习曲线并不是由德州仪器创造的,早于晶体管发明,它在1852 年就被开发出来,被用于航空等行业,当飞机数达到一定量后,就可以用其来预测每架飞机的成本。德州仪器将其引入半导体领域,它利用学习曲线在新元件生命周期早期指导定价策略。
晶体管是一种调节电流或电压的装置,作为集成电路中的基本元素,集成电路由大量与电路互连的晶体管组成。绵阳NPN晶体管
晶体管内部载流子的运动=0时,晶体管内部载流子运动示意图如下图所示。
1.发射结加正向电压,扩散运动形成发射极电流
因为发射结加正向电压,发射区杂质浓度高,所以大量自由电子因扩散运动越过发射结到达基区。与此同时,空穴也从基区向发射区扩散,由于基区杂质浓度低,空穴形成的电流非常小,忽略不计。可见,扩散运动形成了发射极电流。
2.扩散到基区的自由电子与空穴的复合运动形成基极电流由于基区很薄,杂质浓度很低,集电结又加反向电压,所以扩散到基区的电子中只有极少部分与空穴复合,其余部分均作为基区的非平衡少子达到集电结。又由于电压的作用,电子与空穴的复合运动将源源不断进行,形成基极电流。
3.集电结加反向电压,漂移运动形成集电极电流由于集电结加反向电压且其结面积较大,基区的非平衡少子在外电场作用下越过集电结到达集电区,形成漂移电流。可见,在集电极电源的作用下,漂移运动形成集电极电流 泉州作用晶体管晶体管可用于各种各样的数字和模拟功能,包括放大,开关,稳压,信号调制和振荡器。
下面的分析仅对于NPN型硅晶体管三极管。如上图所示,我们把从基极B流至发射极E的电流叫做基极电流Ib;把从集电极C流至发射极E的电流叫做集电极电流 Ic。这两个电流的方向都是流出发射极的,所以发射极E上就用了一个箭头来表示电流的方向。
三极管的放大作用就是:集电极电流受基极电流的控制(假设电源 能够提供给集电极足够大的电流的话),并且基极电流很小的变化,会引起集电极电流很大的变化,且变化满足一定的比例关系:集电极电流的变化量是基极电流变 化量的β倍,即电流变化被放大了β倍,所以我们把β叫做三极管的放大倍数(β一般远大于1,例如几十,几百)。
如果我们将一个变化的小信号加到基极跟发射极之间,这就会引起基极电流Ib的变化,Ib的变化被放大后,导致了Ic很大的变化。如果集电极电流Ic是流过一个电阻R的,那么根据电压计算公式 U=R*I 可以算得,这电阻上电压就会发生很大的变化。我们将这个电阻上的电压取出来,就得到了放大后的电压信号了。
储器件的晶体管累积量的增长远远超过非存储器件
图3中另一个有趣的地方是曲线末端附近的一组数据,它们由2017 年和2018 年的数据生成,该组数据点向上偏离学习曲线。如果学习曲线是真正的自然法则,怎么会发生这种情况呢?很简单,从2016 年到2018 年存储器件严重短缺,特别是DRAM。由于市场需求超过供应,每个晶体管的价格非但没有下降,反而上升了。但是这不会导致学习曲线长期偏离吗,当市场供需不平衡发生时,每个晶体管的成本就会高于或低于学习曲线的长期趋势线,当供需恢复平衡时,每个晶体管的成本将回归到学习曲线上。在学习曲线上方产生的面积通常会被学习曲线下方几乎相等的面积所补偿,反之亦然。这是学习曲线的另一个有用的好处,它可以预测未来价格的总趋势,即使短期市场力量会引起扰动。
简而言之,晶体管就是个可变电阻。
二极管(diode)的结构与特点
二极管虽然相对简单些但是其种类也是比较多的。虽然它只有一个PN结但通过不同的制造工艺和材料可以制作成整流、检波、稳压、开关、发光等用途非常多的二极管。
二极管、晶体管、MOS管联系和区别
通过以上的距离由此我们得出这些器件都是由半导体PN结组成;通过不同的制造工艺实现不同的功能,比如三极管是电流控制器件而MOS管则是电压控制器件;由于三极管的输出电流是比较大的,可以产生较大的功率作为后级驱动器件但是其功耗比较大;三极管称为“双极型器件”,基区是由少子导电,发射区和集电区是由多子导电、那么场效应管是“单极性器件”,只有一种载流子工作。
交流放大倍数是指在交流状态下,晶体管集电极电流变化量△IC与基极电流变化量△IB的比值,用hfe或β表示。场效应晶体管出厂价格
晶体管有时多指晶体三极管。绵阳NPN晶体管
工作电压和阈值电压大小比较时,MOS管工作状态
另外,以上的MOS晶体管叫做增强型MOS晶体管,MOS晶体管不只有这一种,还有许多许多种,比如①不加电压,②和③之间通电,加上电压之后反而不通电了的,这叫做耗尽型晶体管。另外,P型衬底的叫做P型MOS管,N型衬底的叫做N型MOS管,这方面想要详细了解,翻阅教科书。(此处修改,PMOS是导电沟道为P沟道的MOS,即N-body加电压后沟道反型,沟道区域的多数载流子由电子变成空穴,这个沟道叫做P-Channel,如下右图所示。NMOS也是同样的道理)
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