晶体管有哪些

晶体管（transistor）是一种固体半导体器件（包括二极管、三极管、场效应管、晶闸管等，有时特指双极型器件），具有检波、整流、放大、开关、稳压、信号调制等多种功能。晶体管作为一种可变电流开关，能够基于输入电压控制输出电流。与普通机械开关（如Relay、switch）不同，晶体管利用电信号来控制自身的开合，所以开关速度可以非常快，实验室中的切换速度可达100GHz以上。

2016年，劳伦斯伯克利国家实验室的一个团队打破了物理极限，将现有的最精尖的晶体管制程从14nm缩减到了1nm，完成了计算技术界的一大突破。

种类

半导体三极管

是内部含有两个PN结，外部通常为三个引出电极的半导体器件。它对电信号有放大和开关等作用，应用十分广泛。输入级和输出级都采用晶体管的逻辑电路，叫做晶体管－晶体管逻辑电路，书刊和实用中都简称为TTL电路，它属于半导体集成电路的一种，其中用得最普遍的是TTL与非门。TTL与非门是将若干个晶体管和电阻元件组成的电路系统集中制造在一块很小的硅片上，封装成一个独立的元件。半导体三极管是电路中应用最广泛的器件之一，在电路中用“V”或“VT”（旧文字符号为“Q”、“GB”等）表示。

半导体三极管主要分为两大类：双极性晶体管（BJT）和场效应晶体管（FET）。晶体管有三个极；双极性晶体管的三个极，分别由N型跟P型组成发射极（Emitter）、基极 (base) 和集电极（Collector）；场效应晶体管的三个极，分别是源极（Source）、栅极（Gate）和漏极（Drain）。晶体管因为有三种极性，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、集电极接地。最常用的用途应该是属于讯号放大这一方面，其次是阻抗匹配、讯号转换……等，晶体管在电路中是个很重要的组件，许多精密的组件主要都是由晶体管制成的。

三极管的导通 三极管处于放大状态还是开关状态要看给三极管基极加的直流偏置，随这个电流变化，三极管工作状态由截止区-线性区-饱和区变化而变， 如果三极管Ib（直流偏置点）一定时，三极管工作在线性区，此时Ic电流的变化只随着Ib的交流信号变化，Ib继续升高，三极管进入饱和状态，此时三极管的Ic不再变化，三极管将工作在开关状态。

如果三极管没有加直流偏置时，放大电路时输入的交流正弦信号正半周时，基极对发射极而言是正的，由于发射结加的是反向电压，此时没有基极电流和集电极电流，此时集电极电流变化与基极反相，在输入电压的负半周，发射极电位对于基极电位为正的，此时由于发射极加的是正向电压，才有基极和集电极电流通过，此时集电极电流变化与基极同相，在三极管没有加直流偏置时三极管be结和ce结导通，三极管放大电路将只有半个波输出将产生严重的失真。

晶体管的低成本、灵活性和可靠性使得其成为非机械任务的通用器件，例如数字计算。在控制电器和机械方面，晶体管电路也正在取代电机设备，因为它通常是更便宜、更有效地，仅仅使用标准集成电路并编写计算机程序来完成同样的机械任务，使用电子控制，而不是设计一个等效的机械控制。

因为晶体管的低成本和后来的电子计算机、数字化信息的浪潮来到了。由于计算机提供快速的查找、分类和处理数字信息的能力，在信息数字化方面投入了越来越多的精力。今天的许多媒体是通过电子形式发布的，最终通过计算机转化和呈现为模拟形式。受到数字化革命影响的领域包括电视、广播和报纸。

电力晶体管

电力晶体管按英文Giant Transistor直译为巨型晶体管，是一种耐高电压、大电流的双极结型晶体管（Bipolar Junction Transistor—BJT），所以有时也称为Power BJT；其特性有：耐压高，电流大，开关特性好，但驱动电路复杂，驱动功率大；GTR和普通双极结型晶体管的工作原理是一样的。

光晶体管

光晶体管（phototransistor）由双极型晶体管或场效应晶体管等三端器件构成的光电器件。光在这类器件的有源区内被吸收，产生光生载流子，通过内部电放大机构，产生光电流增益。光晶体管三端工作，故容易实现电控或电同步。光晶体管所用材料通常是砷化镓（GaAs），主要分为双极型光晶体管、场效应光晶体管及其相关器件。双极型光晶体管通常增益很高，但速度不太快，对于GaAs-GaAlAs，放大系数可大于1000，响应时间大于纳秒，常用于光探测器，也可用于光放大。场效应光晶体管响应速度快（约为50皮秒），但缺点是光敏面积小，增益小（放大系数可大于10），常用作极高速光探测器。与此相关还有许多其他平面型光电器件，其特点均是速度快（响应时间几十皮秒）、适于集成。这类器件可望在光电集成中得到应用。

双极晶体管

双极晶体管（bipolar transistor）指在音频电路中使用得非常普遍的一种晶体管。双极则源于电流系在两种半导体材料中流过的关系。双极晶体管根据工作电压的极性而可分为NPN型或PNP型。

双极结型

“双极”的含义是指其工作时电子和空穴这两种载流子都同时参与运动。双极结型晶体管（Bipolar Junction Transistor—BJT）又称为半导体三极管，它是通过一定的工艺将两个PN结结合在一起的器件，有PNP和NPN两种组合结构；外部引出三个极：集电极，发射极和基极，集电极从集电区引出，发射极从发射区引出，基极从基区引出（基区在中间）；BJT有放大作用，重要依靠它的发射极电流能够通过基区传输到达集电区而实现的，为了保证这一传输过程，一方面要满足内部条件，即要求发射区杂质浓度要远大于基区杂质浓度，同时基区厚度要很小，另一方面要满足外部条件，即发射结要正向偏置（加正向电压）、集电结要反偏置；BJT种类很多，按照频率分，有高频管，低频管，按照功率分，有小、中、大功率管，按照半导体材料分，有硅管和锗管等；其构成的放大电路形式有：共发射极、共基极和共集电极放大电路。

三极管是一种电流信号放大器件。

三极管是有源器件，正常工作需要外加电源。

给三极管输入小电流，能够得到几十、几百倍的输出电流。

像是一个水龙头，我们轻轻转动阀门，就可以控制很大的水压、水流。

如图，圆圈中的标志即是三极管的电路符号。它有三个引脚b-c-e（绿色字体），分别是基极 B ase，集电极 C ollector，发射极 E miter。

9013是一种三极管器件型号。

常见的低频小功率三极管型号有9012,9013，8050，8550……

电流放大特点体现为：I C =β·I B ，β是放大倍数。以及，I E =I B +I C =(1+β)·I B

图下的字符是器件封装名称，器件型号一般印刷在器件上。

结构决定性质。

先看三极管组成结构，以NPN型三极管为例：

NPN三极管由两片N型半导体夹着一片P型半导体组成，分别引出3个引脚：集电极Collector，基极base，发射极Emitter（后文简称C、B、E）。

中间基区的P型很薄很薄且掺杂浓度低，下面发射区的N型比上面集电区的N型掺杂浓度高得多。这两个特点很重要。

由图可见，形成了两个方向相反的PN结（白色区域代表空间电荷区，红色箭头代表内电场方向）。所以，在C-E两个引脚间无论加哪个方向的电压都不会导通。

因基区较薄掺杂浓度低，扩展到基区的电子又很多，所以不会全部被空穴复合，多余的电子就会继续向电子浓度稍低的集电区扩散，同时也会受到B-C集电结的内电场作用，漂移到集电区。但是集电极和发射极之间不存在导电回路，便不会产生持续的电流。此时，如果在C-E间也施加正向电压，那么集电区收集到的电子会通过Vce电压泵的作用流向E极，便产生了持续电流。

要注意的是，此时V base ≈0.7V,如果集电极电位Vc较小，比如小于0.7V，那么集电结正偏，内电场被削弱，集电极收集电子的能力也变弱，电流很小。当V C >V B 时，集电结反偏，内电场被加强，收集电子能力增强，基区电子就会成功被吸入输出回路。

根据以上分析，便可以更加容易理解三极管的伏安特性曲线了，如下图：

横轴v CE ，纵轴i C 。

图中有多条平行曲线，分别对应于输入i B 为100uA，80uA……0的情形。可以看到，在V CE 比较大的时候，也就是放大区，随着i B 的等比例增加，输出i C 也是等比例增加的，放大倍数β=4mA/100uA=40倍

一般在信号放大电路中，我们使用三级管的放大区，利用i C =β·i B 。

有时候使用三极管的截止区，将三极管当做开关使用。

本文提到的三极管，叫做 BJT ，双极结型晶体管（Bipolar Junction Transistor）。双极Bipolar 的意思是这种器件的载流子有两种极性。和半导体不同，一般导体（金属）的载流子只有自由电子。

三极管有NPN和PNP两种，如果使其工作在放大区，都需要发射结正偏，集电结反偏。