晶体管-不同类型的晶体管及其功能与应用知识

晶(jing)体(ti)(ti)(ti)(ti)管是(shi)一个有(you)(you)源元件，并(bing)且在(zai)(zai)所(suo)有(you)(you)电(dian)(dian)子电(dian)(dian)路中都在(zai)(zai)建(jian)立。它们(men)用作放大器(qi)(qi)和(he)开关设备(bei)。作为放大器(qi)(qi)，它们(men)用于高(gao)(gao)和(he)低电(dian)(dian)平，频率级，振(zhen)荡器(qi)(qi)，调制(zhi)器(qi)(qi)，检测器(qi)(qi)，以(yi)及需要执(zhi)行(xing)功能的任(ren)何电(dian)(dian)路。在(zai)(zai)数字电(dian)(dian)路中，它们(men)用作开关。大约在(zai)(zai)世界(jie)范围内，有(you)(you)大量的制(zhi)造商生产(chan)半(ban)导体(ti)(ti)(ti)(ti)（晶(jing)体(ti)(ti)(ti)(ti)管是(shi)该设备(bei)家族(zu)的成员），因此确切地(di)有(you)(you)成千上万的不(bu)同类(lei)(lei)型。有(you)(you)低，中和(he)高(gao)(gao)功率晶(jing)体(ti)(ti)(ti)(ti)管，用于以(yi)高(gao)(gao)和(he)低频运行(xing)，以(yi)非常(chang)高(gao)(gao)的电(dian)(dian)流和(he)/或高(gao)(gao)电(dian)(dian)压(ya)运行(xing)。本文概述(shu)了什么是(shi)晶(jing)体(ti)(ti)(ti)(ti)管，不(bu)同类(lei)(lei)型的晶(jing)体(ti)(ti)(ti)(ti)管及其应用。

不同类型的晶体管

晶体(ti)(ti)(ti)管(guan)是一种(zhong)电子设备。它(ta)是通(tong)过p型和n型半(ban)导(dao)(dao)体(ti)(ti)(ti)制成的(de)。当(dang)将半(ban)导(dao)(dao)体(ti)(ti)(ti)置(zhi)于相(xiang)同类(lei)型的(de)半(ban)导(dao)(dao)体(ti)(ti)(ti)之间的(de)中央(yang)时(shi)，该布置(zhi)称为晶体(ti)(ti)(ti)管(guan)。可(ke)以(yi)说一个晶体(ti)(ti)(ti)管(guan)是两(liang)个二极管(guan)的(de)组(zu)(zu)合(he)，它(ta)背(bei)对背(bei)连接。晶体(ti)(ti)(ti)管(guan)是一种(zhong)调节电流或电压流动(dong)的(de)设备，并充当(dang)电子信(xin)号(hao)的(de)按钮或门。晶体(ti)(ti)(ti)管(guan)由半(ban)导(dao)(dao)体(ti)(ti)(ti)器件(jian)的(de)三层组(zu)(zu)成，每(mei)层都可(ke)以(yi)移动(dong)电流。半(ban)导(dao)(dao)体(ti)(ti)(ti)是锗和硅(gui)这样的(de)材料，它(ta)以(yi)“半(ban)热情”的(de)方式(shi)导(dao)(dao)电。它(ta)位于真正的(de)导(dao)(dao)体(ti)(ti)(ti)（如铜）和绝缘(yuan)体(ti)(ti)(ti)（类(lei)似(si)于用(yong)塑料包(bao)裹的(de)粗电线）之间的(de)任何位置(zhi)。

晶体管符号

公开了(le)npn和pnp晶体(ti)管的(de)(de)图解形式。在电(dian)(dian)路中使用的(de)(de)是(shi)连接(jie)图形式。箭(jian)头(tou)符号定(ding)义了(le)发(fa)射极(ji)电(dian)(dian)流。在npn连接(jie)中，我(wo)们确定(ding)电(dian)(dian)子流入发(fa)射极(ji)。这意(yi)味着保守的(de)(de)电(dian)(dian)流如(ru)(ru)射出箭(jian)头(tou)所示(shi)从发(fa)射极(ji)流出。同样可以看出，对于pnp连接(jie)，如(ru)(ru)图中向内(nei)箭(jian)头(tou)所示(shi)，保守电(dian)(dian)流流入发(fa)射极(ji)。

晶(jing)体(ti)(ti)管的(de)(de)类型太多，每种晶(jing)体(ti)(ti)管的(de)(de)特性各(ge)不相(xiang)同，各(ge)有(you)优缺点(dian)。某些类型的(de)(de)晶(jing)体(ti)(ti)管主(zhu)要用(yong)于开关应用(yong)。其他(ta)可以用(yong)于切换和放大。还有(you)其他(ta)一(yi)些晶(jing)体(ti)(ti)管属于它们(men)(men)自己的(de)(de)专用(yong)组，例如光电晶(jing)体(ti)(ti)管，它们(men)(men)对照在其上的(de)(de)光量产生(sheng)反应以产生(sheng)流经它的(de)(de)电流。以下是(shi)不同类型的(de)(de)晶(jing)体(ti)(ti)管的(de)(de)列表；我们(men)(men)将(jiang)逐一(yi)介绍创建它们(men)(men)的(de)(de)特征，具(ju)体(ti)(ti)如下。

双极结型晶体管（BJT）

双(shuang)(shuang)极(ji)结型晶(jing)(jing)体(ti)(ti)(ti)(ti)管(guan)(guan)(guan)是由基极(ji)，集电(dian)极(ji)和发(fa)射(she)极(ji)三个区域组(zu)成(cheng)的(de)(de)晶(jing)(jing)体(ti)(ti)(ti)(ti)管(guan)(guan)(guan)。双(shuang)(shuang)极(ji)结型晶(jing)(jing)体(ti)(ti)(ti)(ti)管(guan)(guan)(guan)，不同的(de)(de)FET晶(jing)(jing)体(ti)(ti)(ti)(ti)管(guan)(guan)(guan)是电(dian)流(liu)控制的(de)(de)器件。进(jin)入晶(jing)(jing)体(ti)(ti)(ti)(ti)管(guan)(guan)(guan)基极(ji)区的(de)(de)电(dian)流(liu)很(hen)小(xiao)，导致从发(fa)射(she)极(ji)到集电(dian)极(ji)区的(de)(de)电(dian)流(liu)大得多。双(shuang)(shuang)极(ji)结型晶(jing)(jing)体(ti)(ti)(ti)(ti)管(guan)(guan)(guan)有(you)两种主要类型，即NPN和PNP。NPN晶(jing)(jing)体(ti)(ti)(ti)(ti)管(guan)(guan)(guan)是其(qi)中大多数载流(liu)子是电(dian)子的(de)(de)晶(jing)(jing)体(ti)(ti)(ti)(ti)管(guan)(guan)(guan)。从发(fa)射(she)极(ji)流(liu)向(xiang)集电(dian)极(ji)的(de)(de)电(dian)子构成(cheng)了流(liu)经(jing)晶(jing)(jing)体(ti)(ti)(ti)(ti)管(guan)(guan)(guan)的(de)(de)大部(bu)分电(dian)流(liu)的(de)(de)基极(ji)。电(dian)荷(he)的(de)(de)其(qi)他类型（空穴）是少数。PNP晶(jing)(jing)体(ti)(ti)(ti)(ti)管(guan)(guan)(guan)则相(xiang)反。在PNP晶(jing)(jing)体(ti)(ti)(ti)(ti)管(guan)(guan)(guan)中，多数载流(liu)子是空穴。

双极结型晶体管(guan)引脚

场效应晶体管

场(chang)效(xiao)应(ying)晶体管(guan)由(you)3个区域组成(cheng)：栅极(ji)，源(yuan)极(ji)和漏(lou)极(ji)。不同的(de)(de)(de)双(shuang)极(ji)型(xing)晶体管(guan)FET是电(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)压(ya)控(kong)制(zhi)设(she)备。置于(yu)栅极(ji)的(de)(de)(de)电(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)压(ya)控(kong)制(zhi)电(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)从(cong)晶体管(guan)的(de)(de)(de)源(yuan)极(ji)流(liu)(liu)(liu)向漏(lou)极(ji)。场(chang)效(xiao)应(ying)晶体管(guan)具有非(fei)常高(gao)的(de)(de)(de)输入阻抗(kang)，从(cong)几兆欧姆（MΩ）的(de)(de)(de)电(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)阻到更大得多的(de)(de)(de)值(zhi)(zhi)。高(gao)输入阻抗(kang)使它们流(liu)(liu)(liu)过的(de)(de)(de)电(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)很(hen)小。（根据欧姆定(ding)律，电(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)受(shou)电(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)路(lu)阻抗(kang)值(zhi)(zhi)的(de)(de)(de)反作用。如果阻抗(kang)高(gao)，则电(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)非(fei)常低。）因(yin)此(ci)，FET都从(cong)电(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)路(lu)电(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)源(yuan)汲取(qu)很(hen)少的(de)(de)(de)电(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)。

场效(xiao)应晶体管(guan)

因(yin)此，这是理想的(de)，因(yin)为它们(men)(men)不会干(gan)扰与其连接的(de)原始电路功率元件。它们(men)(men)不会导致电源(yuan)负(fu)(fu)载(zai)下降(jiang)。FET的(de)缺点是它们(men)(men)无法提供(gong)与双极(ji)(ji)晶(jing)体(ti)(ti)管相同的(de)放大率。双极(ji)(ji)晶(jing)体(ti)(ti)管在(zai)提供(gong)更(geng)(geng)大的(de)放大倍数(shu)方面具有(you)优势，尽管FET更(geng)(geng)好，因(yin)为它们(men)(men)产(chan)生的(de)负(fu)(fu)载(zai)更(geng)(geng)少，更(geng)(geng)便宜且更(geng)(geng)易于制(zhi)造。场效应晶(jing)体(ti)(ti)管有(you)两种(zhong)主(zhu)要类型：JFET和MOSFET。JFET和MOSFET非常相似，但MOSFET的(de)输入阻抗值甚至比(bi)JFET高。这导致电路中(zhong)的(de)负(fu)(fu)载(zai)更(geng)(geng)少。

异质结双极晶体管（HBT）

AlgaAs / GaAs异质结双极(ji)晶(jing)(jing)体管（HBT）用(yong)于频(pin)率高达Ku频(pin)段的(de)(de)数字和模(mo)拟微(wei)波应(ying)用(yong)。HBT可提(ti)供(gong)比(bi)硅双极(ji)晶(jing)(jing)体管更快的(de)(de)开关速度，这(zhei)主要是因为降低了基(ji)极(ji)电(dian)阻和集电(dian)极(ji)到基(ji)板的(de)(de)电(dian)容(rong)。与(yu)GaAs FET相比(bi)，HBT处理对光(guang)刻的(de)(de)要求不(bu)高，因此(ci)HBT的(de)(de)制造成本(ben)很(hen)低，并且可以提(ti)供(gong)更好的(de)(de)光(guang)刻良率。

与GaAs FET相比，该(gai)技术还可(ke)以提供更(geng)高的(de)击穿电(dian)(dian)压和(he)更(geng)容(rong)易的(de)宽带阻(zu)抗匹配。在Si双极结晶体管（BJT）的(de)评估中(zhong)，HBT在发射(she)极注入效率(lv)(lv)，基(ji)极电(dian)(dian)阻(zu)，基(ji)极-发射(she)极电(dian)(dian)容(rong)和(he)截止频率(lv)(lv)方面(mian)表(biao)(biao)现出更(geng)好的(de)表(biao)(biao)现。它们还具有良好的(de)线性度(du)，低相位(wei)噪声和(he)高功率(lv)(lv)附加效率(lv)(lv)。HBT用于赢利和(he)高可(ke)靠(kao)性应用中(zhong)，例如移动(dong)电(dian)(dian)话(hua)中(zhong)的(de)功率(lv)(lv)放大器(qi)(qi)和(he)激光驱(qu)动(dong)器(qi)(qi)。

达林顿晶体管

有(you)(you)时被称为“达(da)(da)灵顿对”的(de)达(da)(da)林(lin)(lin)顿晶(jing)体管(guan)(guan)(guan)是(shi)(shi)由(you)两个(ge)晶(jing)体管(guan)(guan)(guan)制成的(de)晶(jing)体管(guan)(guan)(guan)电(dian)(dian)(dian)路(lu)。悉尼·达(da)(da)林(lin)(lin)顿（Sidney Darlington）发明(ming)了(le)它。它就(jiu)像一(yi)个(ge)晶(jing)体管(guan)(guan)(guan)，但(dan)是(shi)(shi)具有(you)(you)更高的(de)电(dian)(dian)(dian)流(liu)获取能力。该电(dian)(dian)(dian)路(lu)可(ke)以(yi)由(you)两个(ge)分立的(de)晶(jing)体管(guan)(guan)(guan)制成，也可(ke)以(yi)位于(yu)集成电(dian)(dian)(dian)路(lu)内部。达(da)(da)林(lin)(lin)顿晶(jing)体管(guan)(guan)(guan)的(de)hfe参数是(shi)(shi)每个(ge)晶(jing)体管(guan)(guan)(guan)hfe相互相乘。该电(dian)(dian)(dian)路(lu)对音(yin)频(pin)放(fang)大器或(huo)测量(liang)流(liu)过水的(de)很(hen)小电(dian)(dian)(dian)流(liu)的(de)探头很(hen)有(you)(you)用。它是(shi)(shi)如此的(de)敏感以(yi)至于(yu)可(ke)以(yi)吸收皮肤中的(de)电(dian)(dian)(dian)流(liu)。如果将(jiang)其连(lian)接到一(yi)块金属上，则可(ke)以(yi)构建一(yi)个(ge)触敏按钮。

达林顿晶(jing)体管

肖特基晶体管

肖(xiao)特基(ji)晶(jing)体(ti)(ti)管(guan)是晶(jing)体(ti)(ti)管(guan)和肖(xiao)特基(ji)二(er)极(ji)管(guan)的组合，可通(tong)过转移极(ji)端输入电流来防止晶(jing)体(ti)(ti)管(guan)饱和。它也被称(cheng)为肖(xiao)特基(ji)钳位晶(jing)体(ti)(ti)管(guan)。

肖特基晶体管(guan)

多发射极晶体管

多(duo)发(fa)(fa)射(she)极(ji)晶(jing)(jing)(jing)体管(guan)(guan)是(shi)专门(men)用作双极(ji)晶(jing)(jing)(jing)体管(guan)(guan)的(de)晶(jing)(jing)(jing)体管(guan)(guan)，经(jing)常用作晶(jing)(jing)(jing)体管(guan)(guan)晶(jing)(jing)(jing)体管(guan)(guan)逻(luo)辑（TTL）NAND 逻(luo)辑门(men)的(de)输入。输入信号被(bei)施加到发(fa)(fa)射(she)器(qi)。如果所(suo)有(you)发(fa)(fa)射(she)极(ji)均由逻(luo)辑高电压驱动(dong)，则(ze)集电极(ji)电流(liu)会简单地停止(zhi)流(liu)动(dong)，从(cong)而使(shi)用单个晶(jing)(jing)(jing)体管(guan)(guan)执行NAND逻(luo)辑过程。多(duo)发(fa)(fa)射(she)极(ji)晶(jing)(jing)(jing)体管(guan)(guan)替代了DTL的(de)二极(ji)管(guan)(guan)，并同(tong)意减少开关时间和功耗。

多发射极晶体管

双栅极MOSFET

双(shuang)(shuang)栅极MOSFET是(shi)在几(ji)种RF应(ying)用中(zhong)特别流行的一(yi)种形(xing)式的MOSFET。双(shuang)(shuang)栅极MOSFET用于(yu)许多RF和其(qi)他需要串联两(liang)个控制栅极的应(ying)用中(zhong)。从根本上说，双(shuang)(shuang)栅极MOSFET是(shi)MOSFET的一(yi)种形(xing)式，其(qi)中(zhong)两(liang)个栅极沿着通道的长(zhang)度依次组成。

双(shuang)门Mosfet

这样，两(liang)个(ge)栅(zha)(zha)极(ji)(ji)都会(hui)影响在(zai)源极(ji)(ji)和漏极(ji)(ji)之间流动的(de)(de)(de)电流水平。实际上，可(ke)(ke)以将(jiang)双(shuang)栅(zha)(zha)极(ji)(ji)MOSFET的(de)(de)(de)操作视为(wei)与串联(lian)的(de)(de)(de)两(liang)个(ge)MOSFET器件相同。两(liang)个(ge)栅(zha)(zha)极(ji)(ji)都影响一(yi)般(ban)的(de)(de)(de)MOSFET操作，因(yin)此也会(hui)影响输(shu)出。双(shuang)栅(zha)(zha)极(ji)(ji)MOSFET可(ke)(ke)用于许多应用，包括RF混频器/乘法器，RF放(fang)大器，具有增益(yi)控制的(de)(de)(de)放(fang)大器等。

结型FET晶体管

该结(jie)型(xing)场(chang)(chang)效(xiao)应(ying)晶(jing)体管（JUGFET或JFET）没有PN结(jie)，但在(zai)其位置(zhi)上具有高电阻率的(de)半导体材(cai)料的(de)形(xing)成(cheng)了(le)“通(tong)道”的(de)窄部分是N-型(xing)或P-型(xing)硅为(wei)多数载流子(zi)通(tong)过流的(de)在(zai)两(liang)端(duan)分别具有两(liang)个欧姆(mu)电连接，通(tong)常分别称为(wei)漏极和(he)(he)源极。结(jie)型(xing)场(chang)(chang)效(xiao)应(ying)晶(jing)体管有两(liang)种基本(ben)配置(zhi)，即N沟(gou)道JFET和(he)(he)P沟(gou)道JFET。N沟(gou)道JFET的(de)沟(gou)道掺杂有施主杂质，这意味着(zhe)通(tong)过沟(gou)道的(de)电流以电子(zi)形(xing)式为(wei)负(fu)（因(yin)此称为(wei)N沟(gou)道）。

结FET晶体管(guan)

雪崩晶体管

雪(xue)(xue)崩(beng)晶(jing)体管是(shi)一(yi)种双极结型晶(jing)体管，设计用于(yu)在(zai)其集电(dian)(dian)(dian)极-电(dian)(dian)(dian)流/集电(dian)(dian)(dian)极-发(fa)射(she)极之(zhi)间(jian)的(de)(de)电(dian)(dian)(dian)压特(te)性超(chao)出(chu)集电(dian)(dian)(dian)极-发(fa)射(she)极击穿电(dian)(dian)(dian)压的(de)(de)区(qu)域(yu)（称(cheng)(cheng)为(wei)雪(xue)(xue)崩(beng)击穿区(qu)域(yu)）进行处(chu)理。该区(qu)域(yu)的(de)(de)特(te)征是(shi)雪(xue)(xue)崩(beng)击穿，类似于(yu)气体的(de)(de)汤森德放(fang)电(dian)(dian)(dian)和负差分(fen)电(dian)(dian)(dian)阻。在(zai)雪(xue)(xue)崩(beng)击穿区(qu)域(yu)中的(de)(de)操(cao)作称(cheng)(cheng)为(wei)雪(xue)(xue)崩(beng)模式操(cao)作：它使(shi)雪(xue)(xue)崩(beng)晶(jing)体管能够以不(bu)到十亿分(fen)之(zhi)一(yi)秒的(de)(de)上(shang)升和下降(jiang)时(shi)间(jian)（转换时(shi)间(jian)）切(qie)换非常高的(de)(de)电(dian)(dian)(dian)流。

非专(zhuan)门为此目(mu)的(de)(de)设计的(de)(de)晶体管可以具有合理一致的(de)(de)雪(xue)崩特性；例(li)如(ru)，吉姆·威廉姆斯（Jim Williams）写道，使用90V电源，在(zai)12年的(de)(de)时(shi)(shi)间内制(zhi)造的(de)(de)15V高速开关2N2369的(de)(de)样本(ben)中，有82％能够使用350 ps或更短的(de)(de)上(shang)升时(shi)(shi)间产生雪(xue)崩击(ji)穿脉冲。

扩散晶体管

扩散(san)(san)(san)晶体(ti)(ti)管(guan)是(shi)通过将(jiang)掺杂剂扩散(san)(san)(san)到半导体(ti)(ti)衬底(di)中而(er)形成的(de)(de)双极(ji)结(jie)型(xing)晶体(ti)(ti)管(guan)（BJT）。扩散(san)(san)(san)工(gong)艺(yi)(yi)比合金结(jie)和(he)生长结(jie)工(gong)艺(yi)(yi)更(geng)晚实(shi)施，以制造BJT。贝(bei)尔实(shi)验室于1954年(nian)开发了第一批原型(xing)扩散(san)(san)(san)晶体(ti)(ti)管(guan)。最初(chu)的(de)(de)扩散(san)(san)(san)晶体(ti)(ti)管(guan)是(shi)扩散(san)(san)(san)基极(ji)晶体(ti)(ti)管(guan)。这些晶体(ti)(ti)管(guan)仍(reng)具(ju)有(you)合金发射(she)极(ji)，有(you)时(shi)还(hai)具(ju)有(you)合金集(ji)电(dian)(dian)极(ji)，例如较早的(de)(de)合金结(jie)晶体(ti)(ti)管(guan)。仅(jin)基底(di)扩散(san)(san)(san)到基底(di)中。有(you)时(shi)衬底(di)会产生集(ji)电(dian)(dian)极(ji)，但是(shi)在像Philco的(de)(de)微合金扩散(san)(san)(san)晶体(ti)(ti)管(guan)这样(yang)的(de)(de)晶体(ti)(ti)管(guan)中，衬底(di)是(shi)基极(ji)的(de)(de)大部分。

晶体管应用

功率半导(dao)体(ti)的(de)适当应(ying)用(yong)需要(yao)了解它(ta)们(men)(men)的(de)最(zui)大(da)额定(ding)(ding)值和电气特性，以及在器件数(shu)据手册中(zhong)提供的(de)信息。好的(de)设(she)计(ji)规范采用(yong)的(de)是数(shu)据表限(xian)制(zhi)，而不是从(cong)小批(pi)量样品中(zhong)获(huo)得的(de)信息。等级是设(she)置设(she)备功能限(xian)制(zhi)的(de)最(zui)大(da)值或最(zui)小值。超出额定(ding)(ding)值的(de)动作(zuo)可能导(dao)致不可逆的(de)降(jiang)级或设(she)备故障。最(zui)高额定(ding)(ding)值表示设(she)备的(de)极限(xian)功能。它(ta)们(men)(men)不用(yong)作(zuo)设(she)计(ji)环境。

特性(xing)是通过最(zui)小，特性(xing)和(he)/或最(zui)大值表示或以图(tu)形(xing)方式显示的在单个操作条件(jian)下设备性(xing)能的度量。

联系(xi)方式：邹先生

联系(xi)电话：0755-83888366-8022

手(shou)机：18123972950

QQ：2880195519

联(lian)系地址：深圳市福田区(qu)车公庙(miao)天安数码城天吉(ji)大厦(sha)CD座(zuo)5C1

请(qing)搜微信公(gong)众(zhong)号(hao):“KIA半导(dao)体”或扫一扫下图“关注”官方微信公(gong)众(zhong)号(hao)

请“关注”官方(fang)微(wei)信公众(zhong)号:提(ti)供  MOS管  ;技术帮助