晶体管

    严格意义上讲，晶体管泛指一切以半导体材料为基础的单一元件，包括各种半导体材料制成的二极管（二端子）、三极管、场效应管、晶闸管（后三者均为三端子）等。晶体管有时多指晶体三极管。

    三端子晶体管主要分为两大类：双极性晶体管（BJT）和场效应晶体管（FET，单极性）。晶体管有三个极（端子）；双极性晶体管的三个极（端子），分别是由N型、P型半导体组成的发射极（Emitter）、基极(Base) 和集电极（Collector）；场效应晶体管的三个极（端子），分别是源极（Source）、栅极（Gate）和漏极（Drain）。

    晶体管因为有三个电极，所以也有三种的使用方式，分别是发射极接地（又称共射放大、CE组态）、基极接地（又称共基放大、CB组态）和集电极接地（又称共集放大、CC组态、发射极随耦器）。

    1）真空三极管

    1939年2月,Bell实验室有一个伟大的发现,硅p_n结的诞生。1942年,普渡大学Lark_Horovitz领导的课题组中一个名叫Seymour Benzer的学生,发现锗单晶具有其它半导体所不具有的优异的整流性能。这两个发现满足了美国政府的要求,也为随后晶体管的发明打下了伏笔。

    2）点接触晶体管

    1945年二战结束,Shockley等发明的点接触晶体管成为人类微电子革命的先声。为此,Shockley为Bell递交了第一个晶体管的专利申请。最终还是获得了第一个晶体管专利的授权。

    3）双极型与单极型晶体管

    Shockley在双极型晶体管的基础上,于1952年进一步提出了单极结型晶体管的概念,即今天所说的结型晶体管。其结构与pnp或npn双极型晶体管类似,但在p_n材料的界面存在一个耗尽层,以使栅极与源漏导电沟道之间形成一个整流接触。同时两端的半导体作为栅极。通过栅极调节源漏之间电流的大小。

    4）硅晶体管

    仙童半导体由一个几人的公司成长为一个拥有12000个职工的大企业。

    5）集成电路

    在1954年硅晶体管发明之后,晶体管的巨大应用前景已经越来越明显。科学家的下一个目标便是如何进一步把晶体管、导线及其它器件高效地连接起来。

    6）场效应晶体管与MOS管

    1961年,MOS管的诞生。1962年,在RCA器件集成研究组工作的Stanley, Heiman和Hofstein等发现,可以通过扩散与热氧化在Si基板上形成的导电带、高阻沟道区以及氧化层绝缘层来构筑晶体管,即MOS管。

    7）微处理器(CPU)

    英特尔公司在创立之初,目光仍然集中在内存条上。Hoff把中央处理器的全部功能集成在一块芯片上,再加上存储器;这就是世界上的第一片微处理器—4004(1971年)。4004的诞生标志着一个时代的开始,随后英特尔在微处理器的研究中一发不可收拾,独领风骚。

    1989年,英特尔推出了80486处理器。1993年,英特尔研制成功新一代处理器,本来按照惯常的命名规律是80586。1995年英特尔推出Pentium_Pro。1997年英特尔发布了PentiumII处理器。1999年英特尔发布了Pentium III处理器。2000年发布了Pentium 4处理器。

    晶体管的主要参数有电流放大系数、耗散功率、频率特性、集电极最大电流、最大反向电压、反向电流等。

    放大系数

    直流电流放大系数也称静态电流放大系数或直流放大倍数，是指在静态无变化信号输入时，晶体管集电极电流IC与基极电流IB的比值，一般用hFE或β表示。

    交流放大倍数

    交流放大倍数，也即交流电流放大系数、动态电流放大系数，是指在交流状态下，晶体管集电极电流变化量△IC与基极电流变化量△IB的比值，一般用hfe或β表示。

    hFE或β既有区别又关系密切，两个参数值在低频时较接近，在高频时有一些差异。

    耗散功率

    耗散功率也称集电极最大允许耗散功率PCM，是指晶体管参数变化不超过规定允许值时的最大集电极耗散功率。

    耗散功率与晶体管的最高允许结温和集电极最大电流有密切关系。晶体管在使用时，其实际功耗不允许超过PCM值，否则会造成晶体管因过载而损坏。

    通常将耗散功率PCM小于1W的晶体管称为小功率晶体管，PCM等于或大于1W、小于5W的晶体管被称为中功率晶体管，将PCM等于或大于5W的晶体管称为大功率晶体管。

    特征频率fT　晶体管的工作频率超过截止频率fβ或fα时，其电流放大系数β值将随着频率的升高而下降。特征频率是指β值降为1时晶体管的工作频率。

    通常将特征频率fT小于或等于3MHZ的晶体管称为低频管，将fT大于或等于30MHZ的晶体管称为高频管，将fT大于3MHZ、小于30MHZ的晶体管称为中频管。

    最高频率fM

    最高振荡频率是指晶体管的功率增益降为1时所对应的频率。

    通常，高频晶体管的最高振荡频率低于共基极截止频率fα，而特征频率fT则高于共基极截止频率fα、低于共集电极截止频率fβ。

    最大电流

    集电极最大电流（ICM）是指晶体管集电极所允许通过的最大电流。当晶体管的集电极电流IC超过ICM时，晶体管的β值等参数将发生明显变化，影响其正常工作，甚至还会损坏。

    最大反向电压

    最大反向电压是指晶体管在工作时所允许施加的最高工作电压。它包括集电极—发射极反向击穿电压、集电极—基极反向击穿电压和发射极—基极反向击穿电压。

    集电极——集电极反向击穿电压

    该电压是指当晶体管基极开路时，其集电极与发射极之间的最大允许反向电压，一般用VCEO或BVCEO表示。

    基极—— 基极反向击穿电压

    该电压是指当晶体管发射极开路时，其集电极与基极之间的最大允许反向电压，用VCBO或BVCBO表示。

    发射极——发射极反向击穿电压

    该电压是指当晶体管的集电极开路时，其发射极与基极与之间的最大允许反向电压，用VEBO或BVEBO表示。

    集电极——基极之间的反向电流ICBO

    ICBO也称集电结反向漏电电流，是指当晶体管的发射极开路时，集电极与基极之间的反向电流。ICBO对温度较敏感，该值越小，说明晶体管的温度特性越好。

    集电极——发射极之间的反向击穿电流ICEO　ICEO是指当晶体管的基极开路时，其集电极与发射极之间的反向漏电电流，也称穿透电流。此电流值越小，说明晶体管的性能越好。