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晶體管類型	雙極性晶體管

優(yōu)勢(shì)供應(yīng)*SYSTEM ELECTRIC晶閘管

江蘇邱成機(jī)電有限公司
專業(yè)采購(gòu)歐洲工控產(chǎn)品、備品備件。
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江蘇邱成機(jī)電有限公司是一家集研發(fā)、工程、銷售、技術(shù)服務(wù)于一體的現(xiàn)代化企業(yè)，是國(guó)內(nèi)自動(dòng)化領(lǐng)域競(jìng)爭(zhēng)力的設(shè)備供應(yīng)商。公司主要經(jīng)營(yíng)歐美和日韓等發(fā)達(dá)國(guó)家的機(jī)電一體化設(shè)備、高精度分析檢測(cè)儀器、環(huán)境與新能源工業(yè)設(shè)備及電動(dòng)工具等工控自動(dòng)化產(chǎn)品。
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947年12月，美國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室的肖克利、巴丁和布拉頓組成的研究小組，研制出一種點(diǎn)接觸型的鍺晶體管。晶體管的問(wèn)世，是20世紀(jì)的一項(xiàng)重大發(fā)明，是微電子革命的先聲。晶體管出現(xiàn)后，人們就能用一個(gè)小巧的、消耗功率低的電子器件，來(lái)代替體積大、功率消耗大的電子管了。晶體管的發(fā)明又為后來(lái)集成電路的誕生吹響了號(hào)角。

電力晶體管

20世紀(jì)初的10年，通信系統(tǒng)已開(kāi)始應(yīng)用半導(dǎo)體材料。20世紀(jì)上半葉，在無(wú)線電愛(ài)好者中廣泛流行的礦石收音機(jī)，就采用礦石這種半導(dǎo)體材料進(jìn)行檢波。半導(dǎo)體的電學(xué)特性也在電

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V 82, PP/EPDM, DN 50 NR：17.002.605

話系統(tǒng)中得到了應(yīng)用。

晶體管的發(fā)明，早可以追溯到1929年，當(dāng)時(shí)工程師利蓮費(fèi)爾德就已經(jīng)取得一種晶體管的。但是，限于當(dāng)時(shí)的技術(shù)水平，制造這種器件的材料達(dá)不到足夠的純度，而使這種晶體管無(wú)法制造出來(lái)。

由于電子管處理高頻信號(hào)的效果不理想，人們就設(shè)法改進(jìn)礦石收音機(jī)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(dǎo)體）表面相接觸的金屬絲（像頭發(fā)一樣細(xì)且能形成檢波接點(diǎn)），它既能讓信號(hào)電流沿一個(gè)方向流動(dòng)，又能阻止信號(hào)電流朝相反方向流動(dòng)。在第二次世界大戰(zhàn)爆發(fā)前夕，貝爾實(shí)驗(yàn)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(shí)，發(fā)現(xiàn)摻有某種極微量雜質(zhì)的鍺晶體的性能不僅優(yōu)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(zhàn)期間，不少實(shí)驗(yàn)室在有關(guān)硅和鍺材料的制造和理論研究方面，也取得了不少成績(jī)，這就為晶體管的發(fā)明奠定了基礎(chǔ)。

為了克服電子管的局限性，第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束后，貝爾實(shí)驗(yàn)室加緊了對(duì)固體電子器件的基礎(chǔ)研究。肖克萊等人決定集中研究硅、鍺等半導(dǎo)體材料，探討用半導(dǎo)體材料制作放大器件的可能性。

1945年秋天，貝爾實(shí)驗(yàn)室成立了以肖克萊為首的半導(dǎo)體研究小組，成員有布拉頓、巴丁等人。布拉頓早在1929年就開(kāi)始在這個(gè)實(shí)驗(yàn)室工作，長(zhǎng)期從事半導(dǎo)體的研究，積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。他們經(jīng)過(guò)一系列的實(shí)驗(yàn)和觀察，逐步認(rèn)識(shí)到半導(dǎo)體中電流放大效應(yīng)產(chǎn)生的原因。布拉頓發(fā)現(xiàn)，在鍺片的底面接上電極，在另一面插上細(xì)針并通上電流，然后讓另一根細(xì)針盡量靠近它，并通上微弱的電流，這樣就會(huì)使原來(lái)的電產(chǎn)生很大的變化。微弱電流少量的變化，會(huì)對(duì)另外的電產(chǎn)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(lái)實(shí)現(xiàn)這種放大效應(yīng)。他們?cè)诎l(fā)射極和基極之間輸入一個(gè)弱信號(hào)，在集電極和基極之間的輸出端，就放大為一個(gè)強(qiáng)信號(hào)了。在現(xiàn)代電子產(chǎn)品中，上述晶體三極管的放大效應(yīng)得到廣泛的應(yīng)用。

巴丁和布拉頓初制成的固體器件的

DBE 2-700

ZM505-3+140

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TA 80S220+001

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放大倍數(shù)為50左右。不久之后，他們利用兩個(gè)靠得很近(相距0.05毫米)的觸須接點(diǎn)，來(lái)代替金箔接點(diǎn)，制造了“點(diǎn)接觸型晶體管”。1947年12月，這個(gè)世界上早的實(shí)用半導(dǎo)體器件終于問(wèn)世了，在*試驗(yàn)時(shí)，它能把音頻信號(hào)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(shí)，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(zhuǎn)移電流來(lái)工作的，于是取名為trans-resistor(轉(zhuǎn)換電阻)，后來(lái)縮寫為transistor，中文譯名就是晶體管。

由于點(diǎn)接觸型晶體管制造工藝復(fù)雜，致使許多產(chǎn)品出現(xiàn)故障，它還存在噪聲大、在功率大時(shí)難于控制、適用范圍窄等缺點(diǎn)。為了克服這些缺點(diǎn)，肖克萊提出了用一種“整流結(jié)”來(lái)代替金屬半導(dǎo)體接點(diǎn)的大膽設(shè)想。半導(dǎo)體研究小組又提出了這種半導(dǎo)體器件的工作原理。

1950年，只“PN結(jié)型晶體管”問(wèn)世了，它的性能與肖克萊原來(lái)設(shè)想的*一致。今天的晶體管，大部分仍是這種PN結(jié)型晶體管。(所謂PN結(jié)就是P型和N型的結(jié)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(fā)明晶體管同時(shí)榮獲諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。

晶體管的發(fā)展

1）真空三極管

1939年2月,Bell實(shí)驗(yàn)室有一個(gè)偉大的發(fā)現(xiàn),硅p_n結(jié)的誕生。1942年,普渡大學(xué)Lark_Horovitz的課題組中一個(gè)名叫Seymour Benzer的學(xué)生,發(fā)現(xiàn)鍺單晶具有其它半導(dǎo)體所不具有的優(yōu)異的整流性能。這兩個(gè)發(fā)現(xiàn)滿足了美國(guó)政府的要求,也為隨后晶體管的發(fā)明打下了伏筆 [2] 。

2）點(diǎn)接觸晶體管

1945年二戰(zhàn)結(jié)束,Shockley等發(fā)明的點(diǎn)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(gè)晶體管的專

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利申請(qǐng)。終還是獲得了個(gè)晶體管利的 [2] 。

3）雙極型與單極型晶體管

Shockley在雙極型晶體管的基礎(chǔ)上,于1952年進(jìn)一步提出了單極結(jié)型晶體管的概念,即今天所說(shuō)的結(jié)型晶體管。其結(jié)構(gòu)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(gè)耗盡層,以使柵極與源漏導(dǎo)電溝道之間形成一個(gè)整流接觸。同時(shí)兩端的半導(dǎo)體作為柵極。通過(guò)柵極調(diào)節(jié)源漏之間電流的大小 [2] 。

4）硅晶體管

仙童半導(dǎo)體由一個(gè)幾人的公司成長(zhǎng)為一個(gè)擁有12000個(gè)職工的大企業(yè) [2] 。

5）集成電路

在1954年硅晶體管發(fā)明之后,晶體管的巨大應(yīng)用前景已經(jīng)越來(lái)越明顯。科學(xué)家的下一個(gè)目標(biāo)便是如何進(jìn)一步把晶體管、導(dǎo)線及其它器件高效地連接起來(lái) [2] 。

6）場(chǎng)效應(yīng)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(fā)現(xiàn),可以通過(guò)擴(kuò)散與熱氧化在Si基板上形成的導(dǎo)電帶、高阻溝道區(qū)以及氧化層絕緣層來(lái)構(gòu)筑晶體管,即MOS管 [2] 。

7）微處理器(CPU)

英特爾公司在創(chuàng)立之初,目光仍然集中在內(nèi)存條上。Hoff把處理器的全部功能集成在一塊芯片上,再加上存儲(chǔ)器;這就是世界上的片微處理器—4004(1971年)。4004的誕生標(biāo)志著一個(gè)時(shí)代的開(kāi)始,隨后英特爾在微處理器的研究中一發(fā)不可收拾,

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騷 [2] 。

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(lái)按照慣常的命名規(guī)律是80586。1995年英特爾推出Pentium_Pro。1997年英特爾發(fā)布了PentiumII處理器。1999年英特爾發(fā)布了Pentium III處理器。2000年發(fā)布了Pentium 4處理器 [2] 。