什麼是積體電路？— 定義、結構、特性、類型、常見問答，帶你了解
這是一個充滿控制和處理的世界，因此我們幾乎可以在每個數位設備中找到單晶片、微處理器和處理器的蹤影，一般而言，與微處理器和處理器相比，MCU單晶片的使用頻率更高，根據IC...
電晶體 — 定義、作業原理、類型
什麼是電晶體？ 電晶體是一種半導體器件，用於傳導和絕緣電流和電壓，電晶體基本上充當開關和放大器，簡單來說，電晶體是一種微型元件，用於控制和調節電子信號的流動。
電晶體是當今大多數電子設備中的關鍵元件之一，電晶體於1947年由三位美國物理學家John Bardeen、Walter Brattain 和 William Shockley所開發，被認為是科學史上最重要的發明之一。
電晶體的零件
典型的晶體管由三層半導體材料或更具體地說是由端子所組成，這些端子有助於連接到外部電路並承載電流，施加到電晶體任一對端子的電壓或電流控制通過另一對端子的電流，電晶體管有三個端子：
- 基極（Base）：用於啟用電晶體管
- 集極（Collector）：電晶體的正極
- 射極（Emitter）：電晶體的負極
電晶體的類型
根據在電路中的使用方式，主要有兩種類型的晶體管：
雙極性接面型電晶體（bipolar junction transistor, BJT）
BJT 的三個端子是基極、發射極和集電極，在基極和發射極之間流動的非常小的電流可以控制集電極和發射極端之間的較大電流。
此外，有兩種類型的 BJT：
- P-N-P電晶體：它是一種 BJT，其中一種 n 型材料被引入或放置在兩種 p 型材料之間，在這樣的配置中，設備將控制電流的流動。 PNP電晶體由2個串聯的晶體二極管組成，二極管的右側和左側分別稱為集極-基極二極管和射極-基極二極管。
- N-P-N電晶體：在這個晶體管中，我們會發現一種 p 型材料存在於兩種 n 型材料之間，N-P-N電晶體基本上用於將弱信號放大為強信號，在 NPN 電晶體中，電子從發射區移動到集電極區，從而在晶體管中形成電流，這種電晶體廣泛用於電路中。
共有三種類型的配置，即共基極 (CB)、共集電極 (CC) 和共發射極 (CE)。
在共基極 (CB) 配置中，晶體管的基極端子在輸入和輸出端子之間是公共的。
在公共集電極 (CC) 配置中，集電極端子在輸入和輸出端子之間是公共的。
在公共發射極 (CE) 配置中，發射極端子在輸入和輸出端子之間是公共的。
場效電晶體(FET)
對於 FET，三個端子是 Gate、Source 和 Drain，柵極端的電壓可以控制源漏之間的電流，FET 是一種單極電晶體，其中 N 溝道 FET 或 P 溝道 FET 用於傳導，FET 的主要應用是低噪聲放大器、緩衝放大器和模擬開關。
其他類型
除此之外，還有許多其他類型的電晶體，包括 MOSFET，JFET、絕緣柵雙極電晶體、薄膜電晶體、高電子遷移率電晶體、倒 T 型場效應電晶體 (ITFET)、快速反向外延二極管場效應電晶體 (FREDFET)、肖特基電晶體、隧道場效應電晶體、有機場效應電晶體 (OFET)、擴散電晶體等。
電晶體是如何運作的？
我們知道 BJT 由三個終端（Emitter、Base 和 Collector）組成，它是一種電流驅動器件，其中一個 BJT 內存在兩個 P-N 結。
發射區和基區之間存在一個 P-N 結，集電極和基區之間存在第二個結，通過發射極流向基極的極少量電流可以控制從發射極到集電極流過器件的相當大的電流量。
在 BJT 的通常操作中，基極 – 發射極結正向偏置，基極 – 集電極結反向偏置，當電流流過基極-發射極結時，電流將流入集電極電路。
為了解釋電晶體的運作原理，讓我們以 NPN 電晶體為例，PNP電晶體使用相同的原理，只是載流子是空穴並且電壓相反。
NPN電晶體的運作
NPN器件的發射極由n型材料製成，因此多數載流子是電子，當基極 – 發射極結正向偏置時，電子將從 n 型區域移向 p 型區域，少數載流子空穴移向 n 型區域。
當它們相遇時，它們將結合在一起，使電流流過結，當結反向偏置時，空穴和電子遠離結，現在在兩個區域之間形成耗盡區，沒有電流流過它。
當電流在基極和發射極之間流動時，電子將離開發射極並流入基極，如上圖所示，通常，電子在到達耗盡區時會結合。
但是這個區域的摻雜水平很低，基極也很薄，這意味著大多數電子能夠穿過該區域而不會與空穴複合，電子向集電極漂移，通過這種方式，它們能夠流過有效的反向偏置結，電流在集電極電路中流動。
電晶體的特性
電晶體的特性是可以表示特定配置中電晶體的電流和電壓之間關係的圖，有兩種類型的特徵：
- 輸入特性：通過保持輸出電壓恆定，它將為我們提供有關輸入電流隨輸入電壓變化而變化的詳細信息。
- 輸出特性：它是在保持輸入電流恆定的情況下輸出電流與輸出電壓的關係圖。
- 電流傳輸特性：該圖顯示了通過保持電壓恆定，輸出電流隨輸入電流的變化。
輸入特性
斷路器配置
該圖表將描述發射極電流 IE 與基極 – 發射極電壓、VBE 保持集電極電壓恆定、VCB 的變化。
CC 配置
它顯示了在集電極-發射極電壓 VCE 保持恆定的情況下，IB 隨 VCB 的變化。
CE配置
此處顯示了通過保持 VCE 恆定，IB 隨 VBE 的變化。
輸出特性
斷路器配置
該圖表顯示了通過保持發射極電流 IE 恆定，集電極電流、IC 與 VCB 的變化。
CC 配置
通過保持 IB 不變，這展示了 IE 相對於 VCE 變化的變化。
CE配置
此處顯示了通過保持 IB 不變，IC 隨 VCE 變化的變化。
電流傳輸特性
斷路器配置
通過保持 VCB 不變，它給出了 IC 隨 IE 的變化。
CC 配置
這顯示了通過保持 VCE 恆定，IE 與 IB 的變化。
CE配置
此處顯示了通過保持 VCE 恆定，IC 隨 IB 的變化。
電晶體的優點
- 成本更低，體積更小。
- 較小的機械靈敏度。
- 低工作電壓。
- 壽命極長。
- 無耗電。
- 快速切換。
- 可以開發效率更高的電路。
- 用於開發單個集成電路。
電晶體的局限性
- 晶體管缺乏更高的電子遷移率。
- 當出現電氣和熱事件時，晶體管很容易損壞。例如，處理中的靜電放電。
- 晶體管會受到宇宙射線和輻射的影響。
你或許對以下文章有興趣
什麼是電路 — 了解相關元件、類型和概念
電路是指透過電子的移動所產生的電流的封閉路徑，事實上，所有簡單的現代奇蹟都是根據這項科學原理，此篇文章能讓你了解關於電路的元件、類型和概念等相關資訊。
電晶體 — 定義、作業原理、類型
什麼是電晶體？...
