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晶体管基本参数
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2.单结晶体管的特性——伏安特性


单结晶体管的伏安特性,是指在单结晶体管的e、b1极之间加一个正电压Ue,在b2、b1极之间加一个正电压Ubb,其发射极电流Ie与发射极电压Ue的关系曲线。


由单结晶体管的伏安特性曲线可见:


(1)当发射极所加的电压Ue<Up(峰点电压,约6~8V)时,单结晶体管的Ie电流为很小的反向漏电电流,即曲线的AP段。此时,单结晶体管是处于截止状态的,其e、b1极之间的等效阻值非常大,e、b1极之间相当于一个断开的开关。


(2)当发射极所加的电压Ue越过Up峰点电压后,单结晶体管开始导通,随着导通电流Ie的增加,其e极对地的电压Ue是不断下降的,即曲线的PV段。在曲线的PV段,其动态的电阻值是负值的,这一区间又叫负阻区。负阻区是一个过渡区,时间很短,随着Ie电流的增加,电压Ue将很快达到谷点电压Uv。


(3)当Ie增加到谷点电压所对应的电流,即谷点电流Iv之后,Ue将随Ie的增加而增加,即曲线的VB段,其动态电阻是正值的,这一区间又称为饱和区。单结晶体管工作在饱和区时,其e、b1极之间的等效阻值非常小,e、b1极之间相当于一个闭合的开关。


综上所述,单结晶体管的e、b1极之间,相当于一个受发射极电压Ue控制的开关,故可以用来作振荡元件。


晶体管因为有三个电极,所以也有三种的使用方式。成都晶体管联系方式

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平面晶体管的基区一般都是采用杂质扩散技术来制作的,故其中杂质浓度的分布不均匀(表面高,内部低),将产生漂移电场,对注入到基区的少数载流子有加速运动的良好作用。所以平面晶体管通常也是所谓漂移晶体管。这种晶体管的性能**优于均匀基区晶体管。


传统的平面型晶体管技术,业界也存在两种不同的流派,一种是被称为传统的体硅技术(Bulk SI),另外一种则是相对较新的绝缘层覆硅(SOI)技术。平面Bulk CMOS和FD-SOI曾在22nm节点处交锋了。其中,Bulk CMOS是*****的,也是成本比较低的一种选择,因此它多年来一直是芯片行业的支柱。但随着技术的推进,Bulk CMOS晶体管容易出现一种被称为随机掺杂波动的现象。Bulk CMOS晶体管也会因此可能会表现出与其标称特性不同的性能,并且还可能在阈值电压方面产生随机差异。解决这个问题的一种方法是转向完全耗尽的晶体管类型,如FD-SOI或FinFET。



长沙晶体管晶体管利用电讯号来控制自身的开合,而且开关速度可以非常快。

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***个晶体管原理图和外观--**手工打造的三极管


由此,物理学家开始考虑如何能够将器件从三维结构改变成二维的结构。多年之后,包括Westen Electric, RCA,GE等公司开发出结型二维晶体三极管。这种晶体管的性能超过了**早的点接触型的晶体三极管。


世界上***个结型晶体三极管


晶体管发明人之一Walter H. Brattain因其贡献和Bardeen、Shockley三人共同荣获了1956年物理诺贝尔奖。也许Brattain在贝尔实验室团队中显得**没有什么才气,性格低调。


在他获奖感言的一开始就说到:“首先我要说的是,在为能够分享这份诺贝尔物理奖”感到无比荣耀的同时,也意识到我只不过是作为为此作出贡献的众多成员的一个**。没有他们的工作和努力,我不会有机会来这儿领奖。”




也可使用其它种类器件完成同样的单向导电功能,比如真空二极管。但是它们非常复杂,具有很多部件,如果过热也会造成器件不可靠,造价很高,也不可能进行小型化。


能够小型化非常关键,晶体管带来了微电子的**变化。Brattain所制作的晶体管是所有晶体管的基础。



为了理解***个晶体管的工作原理,可以把它左右分开,看成两个并联在一起的单向导电的二极管。


在中间是一层半导体锗,它具有负电荷载流子。下面是金属铜形成的导电基底。**上层是有金箔层。



当金箔接触到半导体锗表面的时候,就会形成带有正电荷载流子的半导体。在其下就是带有负电荷载流子的锗半导体。


晶体管是一种固体半导体器件。

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对于微处理器或“片上系统”  (SoC) ,在2017年,单个晶体管的价格以低于每年32% 的速度递减。图3中,32% 适用于2017年生产的所有半导体元件的总数。然而,每个晶体管的成本是由不同种类的半导体元件组成——内存、逻辑、模拟等。从图3可以看出,半导体行业生产的分立存储器件,尤其是NAND FLASH 中的晶体管要远远多于其他类型的半导体器件。当存储器件学习曲线(主要由NAND FLASH 和DRAM 组成)与非存储器件学习曲线分开后,很明显,存储器件的单个晶体管成本和晶体管累积量的增长将远远超过非存储器件。双极性晶体管的三个极,分别由N型跟P型组成发射极、基极 和集电极。成都电路设计晶体管

按晶体管使用的半导体材料可分为硅材料晶体管和锗材料晶体管。成都晶体管联系方式

从1954年到2019年晶体管的学习曲线


图2显示了学习曲线的工作原理,纵轴是每单位生产成本的对数,产品可以是商品或服务,是可以由从事同样劳作,或制造同样产品中反复获益的任何东西。公布的学习曲线通常使用单位产品收益,因为企业不愿透露成本数据。然而,这些公司知道自己的成本,从半导体行业的历史来看,它们利用这些数据进行战略定位,以赢得竞争。学习曲线的横轴是以往生产的产品或服务累计量的对数(归一化值)。学习曲线是一条斜率向下的直线。随着更多的经验或“学习”,单位成本单调下降。由于学习曲线是一个对数(“log/log”)图。在**初,当少量累积量在短时间内翻倍时,数据呈一条直线。随着时间的推移,直线向右移动的速度会变慢,因为需要更长的时间才能使累计量翻倍。每次生产累积量增加一倍,单位成本会减少一个固定百分比。不同产品所占百分比不同,但半导体等行业的各种产品所占百分比往往类似。



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