晶體管-不同類型的晶體管及其功能與應用知識-KIA MOS管
信息來源：本站 日期：2020-04-02
晶體管是一個有源元件，并且在所有電子電路中都在建立。它們用作放大器和開關設備。作為放大器，它們用于高和低電平，頻率級，振蕩器，調制器，檢測器，以及需要執行功能的任何電路。在數字電路中，它們用作開關。大約在世界范圍內，有大量的制造商生產半導體（晶體管是該設備家族的成員），因此確切地有成千上萬的不同類型。有低，中和高功率晶體管，用于以高和低頻運行，以非常高的電流和/或高電壓運行。本文概述了什么是晶體管，不同類型的晶體管及其應用。
晶體管是一種電子設備。它是通過p型和n型半導體制成的。當將半導體置于相同類型的半導體之間的中央時，該布置稱為晶體管。可以說一個晶體管是兩個二極管的組合，它背對背連接。晶體管是一種調節電流或電壓流動的設備，并充當電子信號的按鈕或門。晶體管由半導體器件的三層組成，每層都可以移動電流。半導體是鍺和硅這樣的材料，它以“半熱情”的方式導電。它位于真正的導體（如銅）和絕緣體（類似于用塑料包裹的粗電線）之間的任何位置。
晶體管符號
公開了npn和pnp晶體管的圖解形式。在電路中使用的是連接圖形式。箭頭符號定義了發射極電流。在npn連接中，我們確定電子流入發射極。這意味著保守的電流如射出箭頭所示從發射極流出。同樣可以看出，對于pnp連接，如圖中向內箭頭所示，保守電流流入發射極。
晶體管的類型太多，每種晶體管的特性各不相同，各有優缺點。某些類型的晶體管主要用于開關應用。其他可以用于切換和放大。還有其他一些晶體管屬于它們自己的專用組，例如光電晶體管，它們對照在其上的光量產生反應以產生流經它的電流。以下是不同類型的晶體管的列表；我們將逐一介紹創建它們的特征，具體如下。
雙極結型晶體管是由基極，集電極和發射極三個區域組成的晶體管。雙極結型晶體管，不同的FET晶體管是電流控制的器件。進入晶體管基極區的電流很小，導致從發射極到集電極區的電流大得多。雙極結型晶體管有兩種主要類型，即NPN和PNP。NPN晶體管是其中大多數載流子是電子的晶體管。從發射極流向集電極的電子構成了流經晶體管的大部分電流的基極。電荷的其他類型（空穴）是少數。PNP晶體管則相反。在PNP晶體管中，多數載流子是空穴。
雙極結型晶體管引腳
場效應晶體管由3個區域組成：柵極，源極和漏極。不同的雙極型晶體管FET是電壓控制設備。置于柵極的電壓控制電流從晶體管的源極流向漏極。場效應晶體管具有非常高的輸入阻抗，從幾兆歐姆（MΩ）的電阻到更大得多的值。高輸入阻抗使它們流過的電流很小。（根據歐姆定律，電流受電路阻抗值的反作用。如果阻抗高，則電流非常低。）因此，FET都從電路電源汲取很少的電流。
場效應晶體管
因此，這是理想的，因為它們不會干擾與其連接的原始電路功率元件。它們不會導致電源負載下降。FET的缺點是它們無法提供與雙極晶體管相同的放大率。雙極晶體管在提供更大的放大倍數方面具有優勢，盡管FET更好，因為它們產生的負載更少，更便宜且更易于制造。場效應晶體管有兩種主要類型：JFET和MOSFET。JFET和MOSFET非常相似，但MOSFET的輸入阻抗值甚至比JFET高。這導致電路中的負載更少。
AlgaAs / GaAs異質結雙極晶體管（HBT）用于頻率高達Ku頻段的數字和模擬微波應用。HBT可提供比硅雙極晶體管更快的開關速度，這主要是因為降低了基極電阻和集電極到基板的電容。與GaAs FET相比，HBT處理對光刻的要求不高，因此HBT的制造成本很低，并且可以提供更好的光刻良率。
與GaAs FET相比，該技術還可以提供更高的擊穿電壓和更容易的寬帶阻抗匹配。在Si雙極結晶體管（BJT）的評估中，HBT在發射極注入效率，基極電阻，基極-發射極電容和截止頻率方面表現出更好的表現。它們還具有良好的線性度，低相位噪聲和高功率附加效率。HBT用于贏利和高可靠性應用中，例如移動電話中的功率放大器和激光驅動器。
有時被稱為“達靈頓對”的達林頓晶體管是由兩個晶體管制成的晶體管電路。悉尼·達林頓（Sidney Darlington）發明了它。它就像一個晶體管，但是具有更高的電流獲取能力。該電路可以由兩個分立的晶體管制成，也可以位于集成電路內部。達林頓晶體管的hfe參數是每個晶體管hfe相互相乘。該電路對音頻放大器或測量流過水的很小電流的探頭很有用。它是如此的敏感以至于可以吸收皮膚中的電流。如果將其連接到一塊金屬上，則可以構建一個觸敏按鈕。
達林頓晶體管
肖特基晶體管是晶體管和肖特基二極管的組合，可通過轉移極端輸入電流來防止晶體管飽和。它也被稱為肖特基鉗位晶體管。
肖特基晶體管
多發射極晶體管是專門用作雙極晶體管的晶體管，經常用作晶體管晶體管邏輯（TTL）NAND 邏輯門的輸入。輸入信號被施加到發射器。如果所有發射極均由邏輯高電壓驅動，則集電極電流會簡單地停止流動，從而使用單個晶體管執行NAND邏輯過程。多發射極晶體管替代了DTL的二極管，并同意減少開關時間和功耗。
多發射極晶體管
雙柵極MOSFET是在幾種RF應用中特別流行的一種形式的MOSFET。雙柵極MOSFET用于許多RF和其他需要串聯兩個控制柵極的應用中。從根本上說，雙柵極MOSFET是MOSFET的一種形式，其中兩個柵極沿著通道的長度依次組成。
雙門Mosfet
這樣，兩個柵極都會影響在源極和漏極之間流動的電流水平。實際上，可以將雙柵極MOSFET的操作視為與串聯的兩個MOSFET器件相同。兩個柵極都影響一般的MOSFET操作，因此也會影響輸出。雙柵極MOSFET可用于許多應用，包括RF混頻器/乘法器，RF放大器，具有增益控制的放大器等。
該結型場效應晶體管（JUGFET或JFET）沒有PN結，但在其位置上具有高電阻率的半導體材料的形成了“通道”的窄部分是N-型或P-型硅為多數載流子通過流的在兩端分別具有兩個歐姆電連接，通常分別稱為漏極和源極。結型場效應晶體管有兩種基本配置，即N溝道JFET和P溝道JFET。N溝道JFET的溝道摻雜有施主雜質，這意味著通過溝道的電流以電子形式為負（因此稱為N溝道）。
結FET晶體管
雪崩晶體管是一種雙極結型晶體管，設計用于在其集電極-電流/集電極-發射極之間的電壓特性超出集電極-發射極擊穿電壓的區域（稱為雪崩擊穿區域）進行處理。該區域的特征是雪崩擊穿，類似于氣體的湯森德放電和負差分電阻。在雪崩擊穿區域中的操作稱為雪崩模式操作：它使雪崩晶體管能夠以不到十億分之一秒的上升和下降時間（轉換時間）切換非常高的電流。
非專門為此目的設計的晶體管可以具有合理一致的雪崩特性；例如，吉姆·威廉姆斯（Jim Williams）寫道，使用90V電源，在12年的時間內制造的15V高速開關2N2369的樣本中，有82％能夠使用350 ps或更短的上升時間產生雪崩擊穿脈沖。
擴散晶體管是通過將摻雜劑擴散到半導體襯底中而形成的雙極結型晶體管（BJT）。擴散工藝比合金結和生長結工藝更晚實施，以制造BJT。貝爾實驗室于1954年開發了第一批原型擴散晶體管。最初的擴散晶體管是擴散基極晶體管。這些晶體管仍具有合金發射極，有時還具有合金集電極，例如較早的合金結晶體管。僅基底擴散到基底中。有時襯底會產生集電極，但是在像Philco的微合金擴散晶體管這樣的晶體管中，襯底是基極的大部分。
功率半導體的適當應用需要了解它們的最大額定值和電氣特性，以及在器件數據手冊中提供的信息。好的設計規范采用的是數據表限制，而不是從小批量樣品中獲得的信息。等級是設置設備功能限制的最大值或最小值。超出額定值的動作可能導致不可逆的降級或設備故障。最高額定值表示設備的極限功能。它們不用作設計環境。
特性是通過最小，特性和/或最大值表示或以圖形方式顯示的在單個操作條件下設備性能的度量。
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