晶体管基极-发射极间的二极管
对于三极管的理解,可能有同学还不是很理解,下面就用生活中一个很常见的实物类比,这里以NPN型三极管为例进行说明,PNP型三极管类似,只是方向不同而已,结论都适用。
三极管就如同日常使用的水龙头,如下图5所示,三极管的集电极C可以看做水龙头的进水口;发射极E可以看做可以看做水龙头的出水口,基极B可以看做水龙头的开关。
类比三极管的水龙头
在使用水龙头时,转动开关B,当向右转动时,水流会慢慢增大,向右转到比较大位置时,水流比较大,此时开关B无法再向右旋转,即对应三极管的饱和模式;
MOSFET 晶体管可以清晰地看到层状的 CPU 结构,由上到下有大约 10 层,其中下层为器件层。NPN晶体管制造商
三极管(BJT管),也称为双性型晶体管
三极管是一个人丁兴旺的“大家族”,其人员众多。因此在电子电路中如果没有三极管的话那么这个电路将“一事无成”。电路中的很多元件都是为三极管服务的,比如电阻、电容等。有必要和大家对三极管进行一下剖析,下面让我们看看三极管的“庐山真面目”。三极管也有三条腿,并且这三条腿不能相互换用,不像MOS管那样其源极(S)和漏极(D)在一定条件下还可以换用的(低频的结型管可以互换)。从图中我们也可以看到,三极管也是有两个PN结构成。我们以NPN型三极管为例来说明这个问题,分别从三个半导体基座中引出三个极,我们给它分别起个名字叫基极、集电极和发射极。这三个端子的相互作用是,通过控制流入基极的电流就可以达到控制发射极和集电极之间的电流的大小,由此我们可以知道三极管是一个电流型控制器件。
使用晶体管制造商放大系数 是指在静态无变化信号输入时,晶体管集电极电流IC与基极电流IB的比值,一般用hFE或β表示。
利用上千万颗晶体管,怎样制出一颗芯片? *
芯片一般是指集成电路的载体,也是集成电路经过设计、制造、封装、测试后的结果,通常是一个可以立即使用的**的整体。如果把**处理器 CPU 比喻为整个电脑系统的心脏,那么主板上的芯片组就是整个身体的躯干。对于主板而言,芯片组几乎决定了这块主板的功能,进而影响到整个电脑系统性能的发挥,芯片组是主板的灵魂。
我们终于看到一个门电路啦! 这是一个 NAND Gate(与非门),大概是这样▼
A, B 是输入, Y 是输出
其中蓝色的是金属 1 层,绿色是金属 2 层,紫色是金属 3 层,粉色是金属 4 层。那晶体管(“晶体管”自 199X 年以后已经主要是 MOSFET, 即场效应管了 ) 呢?仔细看图,看到里面那些白色的点吗?那是衬底,还有一些绿色的边框?那些是 Active Layer (也即掺杂层)。
芯片有数十亿晶体管,光刻机多久能做好一枚芯片? *
我们的手机和电脑里都是安装了各种类型的芯片,芯片本身是由数以亿计的晶体管组成的,而芯片是在硅晶圆的基础上一步一步制造出来的,而且这个过程非常复杂,涉及到光刻、离子注入、蚀刻、曝光等一系列步骤,由于芯片对硅晶圆的纯度和光刻精度要求非常高,所以这都需要各类**高精尖的设备才能进行,如果有杂质和误差问题,那么芯片也就无法正常工作。
所以说芯片当中数以亿计的晶体管都是在硅晶圆上用光刻机光刻或者蚀刻上去的,之后还要以类似的方法做上相应的电路和连线,从而才能保证晶体管的正常通电工作。当然,为了保证晶体管布局的准确无误,在芯片制造之前就必须把图纸或者电子图设计好,这往往需要相当长的时间,也需要经过多次验证和试产阶段,只有准确无误的将复杂无比的电路给到一颗颗晶体管上面,并且能保证正常工作才可以开始投产制造。
晶体管的发明又为后来集成电路的诞生吹响了号角。
场效应晶体管(FET)的截面图,其中(a)栅极为0V,(b)栅极为-0.5V,(c)栅极为-1.0V,相对于源极电压。由于栅极上没有电压,电流可以从漏极流向源极。栅极上的负电压很小,电流减小。栅极上的负电压很大,电流停止,晶体管关闭(称为夹断,因为沟道被夹紧闭合)。
如果相对于源极电压(Vgs)的小负电压施加到栅极端子,如图2(b)所示,沟道内的带负电的电子将从栅极和沟道(channel)的一个区域排斥,被称为耗尽区中的自由电子耗尽。耗尽其自由电子的一些沟道(channel)的效果是*沟道(channel)的底部具有自由电子来传输电流,因此流过沟道(channel)的比较大电流减小。如果如图2(c)所示将更大的负电压施加到栅极端子(Vgs),则电子甚至更远离栅极被排斥,并且耗尽区域一直延伸穿过沟道。当耗尽区一直延伸穿过沟道时,没有自由电子携带电流;此时可以说FET被夹断,发生这种情况的栅极电压称为夹断电压(pinch-off voltage (VP))。当栅极电压(Vgs)设置为或低于夹断电压时,则FET处于“关断”状态。
光晶体管由双极型晶体管或场效应晶体管等三端器件构成的光电器件。合肥双极型晶体管
场效应晶体管的三个极,分别是源极、栅极和漏极。NPN晶体管制造商
详细解析,芯片里面100多亿晶体管是如何实现的? *
如今随着芯片制程的不断提升,芯片中可以有100多亿个晶体管,如此之多的晶体管,究竟是如何安上去的呢?
这是一个Top-down View 的SEM照片,可以非常清晰的看见CPU内部的层状结构,越往下线宽越窄,越靠近器件层。
这是CPU的截面视图,可以清晰的看到层状的CPU结构,芯片内部采用的是层级排列方式,这个CPU大概是有10层。其中**下层为器件层,即是MOSFET晶体管。
Mos管在芯片中放大可以看到像一个“讲台”的三维结构,晶体管是没有电感、电阻这些容易产生热量的器件的。**上面的一层是一个低电阻的电极,通过绝缘体与下面的平台隔开,它一般是采用了P型或N型的多晶硅用作栅极的原材料,下面的绝缘体就是二氧化硅。平台的两侧通过加入杂质就是源极和漏极,它们的位置可以互换,两者之间的距离就是沟道,就是这个距离决定了芯片的特性。 NPN晶体管制造商
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