晶体管到底是什么，什么是晶体管?又是如何工作的?

晶体管是固态半导体器件，具有传感、整流、放大、开关、稳压和信号调制等多种功能。晶体管充当可变电流开关，根据输入电压控制输出电流。与普通的机械开关（如继电器、开关）不同，晶体管是利用电信号来控制自身的开启和关闭，因此开关速度非常快，实验室中的开关速度可以达到100GHz以上。

晶体管分类资料

根据晶体管所采用的半导体材料，可分为硅材料晶体管和锗材料晶体管。根据晶体管的极性不同，可分为锗NPN晶体管、锗PNP晶体管、硅NPN晶体管、硅PNP晶体管。

工艺

根据其结构和制造工艺，晶体管可分为扩散晶体管、合金晶体管和平面晶体管。

电流容量

晶体管按电流容量可分为小功率晶体管、中功率晶体管和大功率晶体管。

工作频率

晶体管根据其工作频率可分为低频晶体管、高频晶体管和甚高频晶体管。

封装结构

根据封装结构的不同，晶体管可分为金属封装（称为金封装）晶体管、塑料封装（称为塑料封装）晶体管、玻璃封装（称为玻璃封装）晶体管和表面封装（片）晶体管。以及陶瓷封装中的晶体管。其封装形状多种多样。

按功能/目的

晶体管可分为低噪声放大晶体管、中高频放大晶体管、低频放大晶体管、开关晶体管、达林顿晶体管、高背压晶体管、带阻晶体管、带阻晶体管和微波晶体管。根据功能和用途的不同，有多种类型，如光敏晶体管、磁晶体管、敏感晶体管等。

晶体管类型半导体晶体管

具有两个内部PN 结和通常三个外部引出电极的半导体器件。它放大和开关电信号，应用广泛。晶体管逻辑电路用在输入级和输出级，称为晶体管-晶体管逻辑电路，在书本和实践中称为TTL电路，是最常用的半导体集成电路类型。是一个TTL与非门。 TTL 与非门是由多个晶体管和电阻元件组成的电路系统，这些晶体管和电阻元件共同制造在小型硅芯片上并封装成独立组件。半导体晶体管是电路中使用最广泛的器件之一，用“V”或“VT”表示（较旧的字母符号为“Q”、“GB”等）。

半导体晶体管分为两大类：双极晶体管（BJT）和场效应晶体管（FET）。晶体管有三个极，双极型晶体管的三个极分别由N型和P型组成，分别作为发射极、基极和集电极，场的三个极分别为-效应。每个晶体管都有源极、栅极和漏极。由于晶体管具有三种极性，因此它们也可以以三种方式使用：共发射极（也称为共发射极放大，CE配置）、共基极和共集电极。最常见的应用是信号放大，其次是阻抗匹配、信号转换等。晶体管是电路中非常重要的元件，很多精密元件主要是由晶体管组成的。

三极管的导通状态取决于施加在三极管基极上的直流偏压，决定其处于放大状态还是开关状态，并且根据这种电流的变化，三极管的工作状态从截止区域发生变化到线性区域。将改变为。 - 饱和当三极管Ib处于某一点（直流偏置点）时，三极管工作在线性区，此时Ic电流的变化仅受Ib处交流信号的改变，Ib继续增大，使三极管一旦饱和，三极管的Ic停止变化，三极管工作在开关状态。

当晶体管用作开关管时，它工作在饱和状态1。将其表示为放大态1并不是很科学。

要了解三极管的工作情况，请参考三极管手册中的Ib;Ic曲线和我的回答。只有be结且ce结导通三极管，三极管才能正常工作。

如果晶体管不加直流偏置，当输入放大电路的交流正弦信号处于正半周时，基极到发射极为正，基极不会有电流，因为发射极两端有反向电压交界处。此时，集电极电流以与基极相反的相位变化，并且在输入电压的负半周期期间发射极电位相对于基极电位变为正值。发射极施加正向电压，因此当电流在基极和集电极之间流动时，集电极电流与基极同相变化，如果晶体管没有直流偏置，则晶体管的be和ce结导通时，晶体管放大电路的输出只有半波，造成严重失真。

晶体管被认为是现代历史上最伟大的发明之一，其重要性可与印刷、汽车和电话等发明相媲美。晶体管是几乎所有现代电气产品的主要有源元件。晶体管在当今社会中的重要性主要是因为它们是使用高度自动化的工艺进行批量生产的，这使得它们能够实现极低的单位成本。

数以百万计的单个晶体管仍在使用，但大多数都与电阻器和电容器一起组装在微芯片（芯片）上，形成完整的电路。模拟和/或数字集成在同一芯片上。设计和开发复杂芯片的成本非常高，但当分布在数百万个生产单元时，每个芯片的价格通常是最低的。一个逻辑门包含20个晶体管，2005年的先进微处理器使用了2.89亿个晶体管。

晶体管的低成本、灵活性和可靠性使其成为用于数值计算等非机械任务的多功能器件。晶体管电路也在电气设备和机械的控制中取代电机装置。这意味着，编写一个使用标准集成电路并使用电子控制来完成相同机械任务的计算机程序比设计一个等效的机械控制更便宜、更高效，因为有很多。

因为晶体管的低成本以及随后的电子计算机和数字信息浪潮。随着计算机提供快速搜索、分类和处理数字信息的能力，越来越多的努力集中在信息数字化上。当今的许多媒体都是以电子方式分发的，并最终由计算机转换和呈现为模拟格式。受数字革命影响的行业包括电视、广播和报纸。

功率晶体管

功率晶体管直译成英文就是巨型晶体管，有时也被称为功率BJT，因为它是一种可以承受高电压和大电流的双极结型晶体管（BJT）。虽然电流大、开关特性好，但驱动电路复杂、驱动力大，工作原理与普通双极结型晶体管相同。

光电晶体管

光电晶体管是由双极晶体管和场效应晶体管等三端器件组成的光电器件。光在此类器件的有源区域被吸收，产生光生载流子。这些载流子通过内部电放大机制产生光电流增益。光电晶体管具有三个端子，可以轻松实现电气控制和同步。光电晶体管的材料通常为砷化镓（GaAs），主要分为双极型光电晶体管、场效应光电晶体管及相关器件。双极光电晶体管通常具有较高的增益，但速度不太快。对于GaAs-GaAlAs，放大系数大于1000，响应时间大于纳秒。常用于光电探测器，也可用于光放大。场效应光电晶体管虽然响应速度快（约50皮秒），但其缺点是受光面积小、增益低（放大倍数可能超过10倍），因此常被用作超高速度光电探测器。使用。在这种背景下，还有许多其他平面光电器件，它们都具有高速（响应时间数十皮秒）且适合集成的特点。此类器件有望在光电集成领域得到应用。

双极晶体管

双极晶体管是指音频电路中常用的一种晶体管。双极性是由流经两种半导体材料的电流之间的关系产生的。双极晶体管根据工作电压的极性分为NPN或PNP。

双极结

“双极”的含义是指当它工作时，电子和空穴同时参与载流子的运动。双极结型晶体管（BJT）也称为半导体三极管。通过特定工艺将两个PN结结合在一起的器件。有PNP和NPN两种组合结构，具有三个外部极：集电极、发射极、基极。集电极从集电极区引出，发射极从发射极区引出，基极从基极区引出（基极区在中间）。 BJT具有放大作用，放大作用主要取决于发射极电流。这是通过从基极区转移到集电极区来实现的，但为了保证这一转移过程，必须满足发射极区的杂质浓度远高于杂质浓度的内部条件。满足外部条件：基极区杂质浓度低、基极区很薄、发射结正向偏置（施加正向电压）、集电极结反向偏置。 BJT的种类很多，按频率有高频管、低频管，按功率有小功率管、中功率管、大功率管，按半导体材料如硅管、硅管等分类。锗管。放大器电路的配置的示例包括共发射极、共基极和共集电极放大器电路。

场效应晶体管

“场效应”的含义是指这种晶体管的工作原理是基于半导体的场效应。

场效应晶体管（fieldeffecttransistor）是一种基于场效应原理工作的晶体管，英文称为FET。场效应晶体管主要有两种类型：结型FET (JFET) 和金属氧化物半导体FET (MOS-FET)。与BJT 不同，FET 仅通过一种类型的载流子（多数载流子）导电，因此也称为单极晶体管。它是一种压控半导体器件，具有高输入电阻、低噪声、低功耗、宽动态范围、易于集成、无二次破坏、安全工作区域宽等优点。

场效应是垂直于半导体表面的外部电场的方向或大小的变化，以控制半导体导电层（沟道）中多数载流子的密度或类型。电压调制沟道中的电流，工作电流由半导体中的多数载流子传输。这种只有一个极性载流子参与导电的晶体管也称为单极晶体管。与双极型晶体管相比，场效应晶体管具有输入阻抗更高、噪声更低、极限频率更高、功耗更低、制造工艺更简单、温度特性更好等特点，可用于各种放大电路，广泛应用于数字领域。电路、微波等这是一个电路。请稍等。基于硅材料的金属零氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）和基于砷化镓材料的肖特基势垒栅场效应晶体管（MESFET）是最重要的两种场效应晶体管和大规模MOS这是基本设备。它们分别是集成电路和MES超高速集成电路。

静电感应

静电感应晶体管SIT（Static Induction Transistor）诞生于1970年。它实际上是一个结型场效应晶体管。通过将用于信息处理的低功率SIT器件的水平导电结构改变为垂直导电结构，可以制造高功率SIT器件。 SIT是一种多子导电器件

工作频率与功率MOSFET相同或更高，功率容量也比功率MOSFET大，适合高频、大功率应用。在雷达通信设备、超声波功率放大、脉冲功率放大、射频等以及感应加热等特定专业领域中的应用不断增加。

然而，SIT 被称为常导器件，因为它们在栅极没有施加信号时开启，而在栅极施加负偏压时关闭，这使得它们难以使用。另外，SIT具有较高的导通电阻和较高的导通损耗，因此在大多数电力电子器件中并未得到广泛应用。

单电子晶体管

一种可以使用一个或少量电子记录信号的晶体管。随着半导体刻蚀技术和工艺的发展，大规模集成电路的集成度不断提高。以动态随机存取存储器（DRAM）为例，其密度每两年以近四倍的速度增加，最终目标预计是单电子晶体管。目前，典型的存储器每个存储单元包含20万个电子，但每个单电子晶体管存储单元仅包含一个或几个电子，从而显着降低了功耗，从而提高了集成电路的密度。 1989年，J.H.F. Scott-Thomas及其同事通过实验发现了库仑阻塞现象。在调制掺杂异质结界面形成的二维电子气上制作小面积金属电极，在二维电子气中形成只能容纳少量电子的量子点。非常小，小于1?F（10-15 法拉）。当施加外部电压时，如果电压变化使量子点内的电荷改变少于一个电子，则不会有电流流动。在电压增加到足以改变电子电荷之前，不会有电流流动。因此，电流和电压之间的关系不是正常的线性关系，而是阶梯状关系。这个实验是历史上第一个成功地人工控制电子运动的实验，并成为生产单电子晶体管实验的基础。为了提高单电子晶体管的工作温度，量子点的尺寸必须减小到10纳米或更小，世界各地的实验室目前正在考虑不同的方法来解决这个问题。尽管一些实验室声称已经生产出在室温下工作的单电子晶体管，并观察到电子传输形成的阶梯状电流和电压曲线，但距离实际应用还很遥远。

IGBT

用万用表测R 两个电阻的阻值不同，例如：BU932R或MJ10025等大功率达林顿管，B极和E极之间的正向和反向电阻约为600），如果电阻值为0或无穷大时，表示被测管已损坏。

用万用表R1k或R10k刻度测量达林顿管发射极e和集电极c之间的正向和反向电阻。正常情况下，测量正向电阻值时（测量NPN管时，黑表笔接发射极e，红表笔接集电极c；测量PNP管时，黑表笔接集电极c）将红色表笔连接到集电极) 将表笔e) 连接到发射极应为5 至15 k（BU932R 为7 k），反向电阻值应为无穷大。否则，管子的C极和E极（或二极管）将出现故障或因开路而损坏。

替代原则

无论您是专业的无线电维修工。即使是业余无线电爱好者在工作中有时也会遇到更换晶体管的问题。一旦掌握了晶体管更换原理，往往可以事半功倍，提高维护效率。晶体管的替换原则可以概括为三个原则：“同类型”、“同特性”、“同外观”。

1.同类型

1、材质相同。也就是说，锗管取代了锗管，硅管取代了硅管。

2.极性相同。即npn型管道替换为npn型管道，pnp型管道替换为pnp型管道。

2. 相似特征

用于替换的晶体管应与原晶体管具有相似的特性，其主要参数值和特性曲线也应相似。主要晶体管参数有近20个，要使其全部相同不仅困难，而且也没有必要。一般来说，只要以下关键参数相似即可满足替代要求：

1、集电板最大直流功耗（pcm）

一般来说，您需要将其替换为pcm 等于或大于原始晶体管的晶体管。但如果经过计算或测试，原晶体管在完整电路中的实际直流功耗远小于其pcm，则可以更换为更小的pcm晶体管。

2、集电极最大允许直流电流（icm）

一般来说，您应该用ICM 等于或大于原始晶体管的晶体管来替换它。

3、耐压

用于更换的晶体管必须能够安全承受整机的最高工作电压。

来源：输配电设备网

4、频率特性

晶体管常用的频率特性参数有以下两个：

(1)特征频率ft：指当测试频率足够高时，晶体管达到共发射极电流放大倍数的频率。

(2) 截止频率fb：

更换晶体管时，主要考虑FT和FB。通常，替换晶体管的ft 和fb 必须大于或等于原始晶体管的相应ft 和fb。

5、其他参数

对于一些特殊晶体管，除了上面列出的主要参数外，更换时还必须考虑以下参数：

(1) 对于低噪声晶体管，应更换为噪声系数较低或相当的晶体管。

(2) 更换具有自动增益控制功能的晶体管时，请使用具有相同自动增益控制特性的晶体管。

(3)对于开关管，更换时还必须考虑开关参数。

3、外观相似

低功率晶体管通常具有相似的形状，但只要清楚标记每个电极的引线并且引线的顺序与要更换的管相匹配，就可以互换。大功率晶体管的外观差异很大，更换时应选择外观相似、安装尺寸相同的晶体管，以保证安装方便、散热良好。

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