1定義

嚴格意義上講，晶體管泛指一切以半導體材料為基礎的單一元件，包括各種半導體材料制成的二極管、三極管、場效應管、可控硅等。晶體管有時多指晶體三極管。

晶體管主要分為兩大類：雙極性晶體管（BJT）和場效應晶體管（FET）。

晶體管有三個極；雙極性晶體管的三個極，分別由N型跟P型組成發射極（Emitter）、基極（Base） 和集電極（Collector）;場效應晶體管的三個極，分別是源極（Source）、柵極（Gate）和漏極（Drain）。

晶體管因為有三種極性，所以也有三種的使用方式，分別是發射極接地（又稱共射放大、CE組態）、基極接地（又稱共基放大、CB組態）和集電極接地（又稱共集放大、CC組態、發射極隨耦器）。

2簡述

晶體管是一種半導體器件，放大器或電控開關常用。晶體管是規范操作電腦，手機，和所有其他現代電子電路的基本構建塊。

由于其響應速度快，準確性高，晶體管可用于各種各樣的數字和模擬功能，包括放大，開關，穩壓，信號調制和振蕩器。晶體管可獨立包裝或在一個非常小的的區域，可容納一億或更多的晶體管集成電路的一部分。

3歷史

1947年12月，美國貝爾實驗室的肖克利、巴丁和布拉頓組成的研究小組，研制出一種點接觸型的鍺晶體管。晶體管的問世，是20世紀的一項重大發明，是微電子革命的先聲。晶體管出現后，人們就能用一個小巧的、消耗功率低的電子器件，來代替體積大、功率消耗大的電子管了。晶體管的發明又為后來集成電路的誕生吹響了號角。

20世紀初的10年，通信系統已開始應用半導體材料。20世紀上半葉，在無線電愛好者中廣泛流行的礦石收音機，就采用礦石這種半導體材料進行檢波。半導體的電學特性也在電話系統中得到了應用。

晶體管的發明，早可以追溯到1929年，當時工程師利蓮費爾德就已經取得一種晶體管的。但是，限于當時的技術水平，制造這種器件的材料達不到足夠的純度，而使這種晶體管無法制造出來。

由于電子管處理高頻信號的效果不理想，人們就設法改進礦石收音機中所用的礦石觸須式檢波器。在這種檢波器里，有一根與礦石（半導體）表面相接觸的金屬絲（像頭發一樣細且能形成檢波接點），它既能讓信號電流沿一個方向流動，又能阻止信號電流朝相反方向流動。在第二次世界大戰爆發前夕，貝爾實驗室在尋找比早期使用的方鉛礦晶體性能更好的檢波材料時，發現摻有某種極微量雜質的鍺晶體的性能不僅優于礦石晶體，而且在某些方面比電子管整流器還要好。

在第二次世界大戰期間，不少實驗室在有關硅和鍺材料的制造和理論研究方面，也取得了不少成績，這就為晶體管的發明奠定了基礎。

為了克服電子管的局限性，第二次世界大戰結束后，貝爾實驗室加緊了對固體電子器件的基礎研究。肖克萊等人決定集中研究硅、鍺等半導體材料，探討用半導體材料制作放大器件的可能性。

1945年秋天，貝爾實驗室成立了以肖克萊為首的半導體研究小組，成員有布拉頓、巴丁等人。布拉頓早在1929年就開始在這個實驗室工作，長期從事半導體的研究，積累了豐富的經驗。他們經過一系列的實驗和觀察，逐步認識到半導體中電流放大效應產生的原因。布拉頓發現，在鍺片的底面接上電極，在另一面插上細針并通上電流，然后讓另一根細針盡量靠近它，并通上微弱的電流，這樣就會使原來的電流產生很大的變化。微弱電流少量的變化，會對另外的電流產生很大的影響，這就是“放大”作用。

布拉頓等人，還想出有效的辦法，來實現這種放大效應。他們在發射極和基極之間輸入一個弱信號，在集電極和基極之間的輸出端，就放大為一個強信號了。在現代電子產品中，上述晶體三極管的放大效應得到廣泛的應用。

巴丁和布拉頓初制成的固體器件的放大倍數為50左右。不久之后，他們利用兩個靠得很近（相距0.05毫米）的觸須接點，來代替金箔接點，制造了“點接觸型晶體管”。1947年12月，這個世界上早的實用半導體器件終于問世了，在試驗時，它能把音頻信號放大100倍，它的外形比火柴棍短，但要粗一些。

在為這種器件命名時，布拉頓想到它的電阻變換特性，即它是靠一種從“低電阻輸入”到“高電阻輸出”的轉移電流來工作的，于是取名為trans-resistor（轉換電阻），后來縮寫為transistor，中文譯名就是晶體管。

由于點接觸型晶體管制造工藝復雜，致使許多產品出現故障，它還存在噪聲大、在功率大時難于控制、適用范圍窄等缺點。為了克服這些缺點，肖克萊提出了用一種“整流結”來代替金屬半導體接點的大膽設想。半導體研究小組又提出了這種半導體器件的工作原理。

1950年，只“PN結型晶體管”問世了，它的性能與肖克萊原來設想的*一致。今天的晶體管，大部分仍是這種PN結型晶體管。（所謂PN結就是P型和N型的結合處。P型多空穴。N型多電子。）

1956年，肖克利、巴丁、布拉頓三人，因發明晶體管同時榮獲諾貝爾物理學獎。

4晶體管的發展

1）真空三極管

1939年2月,Bell實驗室有一個偉大的發現,硅p_n結的誕生。1942年,普渡大學Lark_Horovitz領導的課題組中一個名叫Seymour Benzer的學生,發現鍺單晶具有其它半導體所不具有的優異的整流性能。這兩個發現滿足了美國政府的要求,也為隨后晶體管的發明打下了伏筆。

2）點接觸晶體管

1945年二戰結束,Shockley等發明的點接觸晶體管成為人類微電子革命的先聲。為此,Shockley為Bell遞交了個晶體管的申請。終還是獲得了個晶體管的*。

3）雙極型與單極型晶體管

Shockley在雙極型晶體管的基礎上,于1952年進一步提出了單極結型晶體管的概念,即今天所說的結型晶體管。其結構與pnp或npn雙極型晶體管類似,但在p_n材料的界面存在一個耗盡層,以使柵極與源漏導電溝道之間形成一個整流接觸。同時兩端的半導體作為柵極。通過柵極調節源漏之間電流的大小。

4）硅晶體管

仙童半導體由一個幾人的公司成長為一個擁有12000個職工的大企業。

5）集成電路

在1954年硅晶體管發明之后,晶體管的巨大應用前景已經越來越明顯。科學家的下一個目標便是如何進一步把晶體管、導線及其它器件地連接起來。

6）場效應晶體管與MOS管

1961年,MOS管的誕生。1962年,在RCA器件集成研究組工作的Stanley, Heiman和Hofstein等發現,可以通過擴散與熱氧化在Si基板上形成的導電帶、高阻溝道區以及氧化層絕緣層來構筑晶體管,即MOS管。

7）微處理器（CPU）

英特爾公司在創立之初,目光仍然集中在內存條上。Hoff把中央處理器的全部功能集成在一塊芯片上,再加上存儲器;這就是世界上的片微處理器—4004（1971年）。4004的誕生標志著一個時代的開始,隨后英特爾在微處理器的研究中一發不可收拾,*。

1989年,英特爾推出了80486處理器。1993年,英特爾研制成功新一代處理器,本來按照慣常的命名規律是80586。1995年英特爾推出Pentium_Pro。1997年英特爾發布了PentiumII處理器。1999年英特爾發布了Pentium III處理器。2000年發布了Pentium 4處理器。

5*性

同電子管相比，晶體管具有諸多*性：

構件沒有消耗

無論多么優良的電子管，都將因陰極原子的變化和慢性漏氣而逐漸劣化。由于技術上的原因，晶體管制作之初也存在同樣的問題。隨著材料制作上的進步以及多方面的改善，晶體管的壽命一般比電子管長100到1000倍，稱得起性器件的美名。

消耗電能極少

僅為電子管的十分之一或幾十分之一。它不像電子管那樣需要加熱燈絲以產生自由電子。一臺晶體管收音機只要幾節干電池就可以半年一年地聽下去，這對電子管收音機來說，是難以做到的。

不需預熱

一開機就工作。例如，晶體管收音機一開就響，晶體管電視機一開就很快出現畫面。電子管設備就做不到這一點。開機后，非得等一會兒才聽得到聲音，看得到畫面。顯然，在軍事、測量、記錄等方面，晶體管是非常有優勢的。

結實可靠

比電子管可靠100倍，耐沖擊、耐振動，這都是電子管所*的。另外，晶體管的體積只有電子管的十分之一到百分之一，放熱很少，可用于設計小型、復雜、可靠的電路。晶體管的制造工藝雖然精密，但工序簡便，有利于提高元器件的安裝密度。