电晶体

晶体管是用于扩增或开关电信号和功率的半导体设备。它是现代电子产品的基本基础之一。它由半导体材料组成，通常具有至少三个端子，以连接到电子电路。应用于一对晶体管端子的电压或电流通过另一对端子控制电流。由于受控（输出）功率可以高于控制（输入）功率，因此晶体管可以放大信号。一些晶体管是单独包装的，但发现更多的微型形式嵌入了集成电路中。由于晶体管实际上是所有现代电子产品中的关键积极组成部分，因此许多人认为它们是20世纪最伟大的发明之一。

物理学家朱利叶斯·埃德加·利利安菲尔德（Julius Edgar Lilienfeld ）在1926年提出了野外效应晶体管（FET）的概念，但当时不可能构建一个工作装置。第一个工作设备是1947年由物理学家约翰·巴丁（John Bardeen） ，沃尔特·布拉特（Walter Brattain ）和贝尔实验室（Bell Labs）的威廉·肖克利（ William Shockley）发明的点接触晶体管；这三个人因其成就而分享了1956年诺贝尔物理学奖。最常用的晶体管类型是由Mohamed Atalla和Dawon Kahng在Bell Labs发明的金属 - 氧化晶体管晶体效应晶体管（MOSFET）。 ，计算器，计算机和其他电子设备。

大多数晶体管都是由非常纯净的矽制成的，有些是来自锗，但有时会使用某些其他半导体材料。晶体管在野外晶体管中可能只有一种电荷载体，或者在双极连接晶体管设备中可能具有两种电荷载体。与真空管相比，晶体管通常较小，需要更少的功率操作。某些真空管在非常高的工作频率或高工作电压下具有优势。多家制造商将许多类型的晶体管制成标准化规格。

历史

Thermoinic Triode是1907年发明的真空管，启用了放大无线电技术和长途电话。但是，这三极管是一种脆弱的装置，可以消耗大量功率。 1909年，物理学家威廉·埃克尔斯（William Eccles）发现了晶体二极管振荡器。物理学家朱利叶斯·埃德加·利利安菲尔德（Julius Edgar Lilienfeld ）于1925年在加拿大为野外效应晶体管（FET）申请了专利，该专利旨在作为三极管的固态替代品。他于1926年和1928年在美国申请了相同的专利。但是，他没有发表有关其设备的任何研究文章，也没有引用任何特定的工作原型例子。由于数十年来仍然存在高质量的半导体材料，因此，即使已经建造了这种设备，Lilienfeld的固态放大器创意也不会在1920年代和1930年代找到实际用途。 1934年，发明家Oskar Heil在欧洲获得了类似设备的专利。

双极晶体管

从1947年11月17日至12月23日， John Bardeen和Walter Brattain在新泽西州Murray Hill的AT＆T的Bell Labs进行了实验，并观察到，当将两个Gold Point接触应用于葡萄园水晶时，发出了信号。输出功率大于输入。固态物理小组负责人威廉·肖克利（William Shockley）看到了这一潜力，在接下来的几个月中，大大扩展了对半导体的知识。约翰·皮尔斯（John R. Pierce）创造了晶体管术语作为跨逆性一词的收缩。根据莉莲·霍德森（Lillian Hoddeson）和维基·戴奇（Vicki Daitch）的说法，Shockley提出，贝尔实验室（Bell Labs）的第一个晶体管专利应基于现场效应，并将其命名为发明家。贝尔实验室（Bell Labs）发掘了几年前发掘了Lilienfeld的专利，该专利融为一体，贝尔实验室（Bell Labs）建议不要进行Shockley的提议，因为将电场晶体用作“网格”的现场效应晶体管的想法并不新鲜。取而代之的是，Bardeen，Brattain和Shockley在1947年发明的是第一个点接触晶体管。为了承认这一成就，Shockley，Bardeen和Brattain共同获得了1956年诺贝尔物理学奖， “因为他们对半导体的研究及其发现晶体管效应”。

Shockley的团队最初试图通过试图调节半导体的电导率来建立野外效应的晶体管（FET），但没有成功，这主要是由于表面状态，悬挂式粘结以及锗和铜化合物材料的问题。试图理解这一失败背后的神秘原因，使他们相反发明了双极点接触和连接晶体管。

1948年，点接触晶体管是由物理学家赫伯特·马塔雷（HerbertMataré）和海因里希·韦尔克（Heinrich Welker）独立发明的，他在巴黎的西屋子公司（ Westinghouse ）的Compagnie des Freins et Signaux Westinghouse工作。马塔雷（Mataré）以前在第二次世界大战期间在德国雷达工作中开发了从矽和锗中开发晶体整流器的经验。有了这一知识，他于1947年开始研究“干扰”现象。到1948年6月，他目睹了流经点接触的水流，他使用韦尔克（Welker）产生的也与Bardeen和Brattain在早些时候成就的样本相似，从而产生了一致的结果。 1947年12月。意识到贝尔实验室的科学家已经发明了晶体管，该公司急于将其“过渡”到生产中，以放大法国电话网络，并于1948年8月13日提交了他的第一个晶体管专利申请。

The first bipolar junction transistors were invented by Bell Labs' William Shockley, who applied for patent (2,569,347) on June 26, 1948. On April 12, 1950, Bell Labs chemists Gordon Teal and Morgan Sparks successfully produced a working bipolar NPN junction amplifying germanium电晶体.贝尔在1951年7月4日的新闻稿中宣布发现了这个新的“三明治”晶体管。

第一个高频晶体管是Philco于1953年开发的地表式晶粒晶体管，能够以高达60 MHz的频率运行。它们是通过将凹陷从两侧蚀刻到硫酸盐（III）硫酸盐的两侧的N型锗底座中制成的，直到它是十分之一英寸的厚。凹入到凹陷中形成了收集器和发射极。

1953年，AT＆T在第4A号通行横梁交换系统中首次使用晶体管，用于从翻译卡上编码的路由信息​​中选择中继电路。它的前身Western Electric 3A光晶体管，从打孔器卡中读取机械编码。

1952年8月29日至1953年9月6日，由赫伯特·马塔莱（HerbertMataré）于1952年在Internationale FunkausstellungDüsseldorf创立的公司Intermetall展示了第一台原型Pocket晶体管收音机。 1954年10月。在得克萨斯州达拉斯的工业发展工程协会，Idea和Texas Instruments的摄政部之间生产，TR-1是在印第安纳州印第安纳州印第安纳波利斯制造的。这是一个近乎袖珍的收音机，配备了四个晶体管和一个锗二极管。工业设计将其外包给画家，蒂格和彼得尔蒂尔的芝加哥公司。它最初以六种颜色之一发行：黑色，象牙，普通话红，云灰色，桃花心木和橄榄绿色。其他颜色很快随之而来。

首次制作全班车电台是由克莱斯勒和Philco Corporations开发的，并于1955年4月28日《华尔街日报》宣布。克莱斯勒（Chrysler）将Mopar Model Model 914小时供应作为1956年秋季的1956年克莱斯勒和帝国汽车的新产品，该产品于1955年10月21日到达经销室。

索尼TR-63于1957年发行，是第一个大规模生产的晶体管无线电，导致广泛采用晶体管收音机。到1960年代中期，全球销售了700万TR-63。索尼在晶体管收音机上的成功导致晶体管在1950年代后期取代了真空管作为主要电子技术。

1954年1月26日，莫里斯·塔南鲍姆（Morris Tanenbaum）于1954年1月26日在贝尔实验室开发了第一个工作的矽晶体管。德州仪器（Texas Instruments）于1954年5月宣布了第一批生产商业矽晶体管。这是戈登·蒂尔（Gordon Teal）的作品，戈登·蒂尔（Gordon Teal）是较高纯净水晶的专家，曾经在贝尔实验室（Bell Labs）工作。

现场效应晶体管

现场效应晶体管（FET）的基本原理首先是由物理学家Julius Edgar Lilienfeld提出的，当时他为1926年的一种类似于MESFET的设备提出了专利，并在1928年为绝缘的门面现场效应晶体管提出。后来，工程师奥斯卡·海尔（Oskar Heil）在1930年代以及1940年代的威廉·索克利（William Shockley）也是理论上的。

1945年， JFET获得了海因里希·韦尔克（Heinrich Welker）的专利。 1952年，乔治·C·达西（George C. Dacey）和伊恩·罗斯（Ian M.

1948年，Bardeen为MOSFET的祖细胞申请了一个具有反转层的绝缘栅极FET（IGFET）。 Bardeen的专利以及反转层的概念构成了当今CMOS技术的基础。

MOSFET（MOS晶体管）

穆罕默德·阿塔拉（Mohamed Atalla） （左）和道恩·卡恩（Dawon Kahng ）（右）于1959年在贝尔实验室（Bell Labs）发明了MOSFET （MOS晶体管）。

在半导体行业的早期，公司专注于连接晶体管，这是一种相对笨重的设备，难以大规模生产，将其限制在几个专用应用程序中。从理论上讲，现场效应晶体管（FET）是潜在的替代方法，但是研究人员无法使它们正常工作，这主要是由于表面状态屏障阻止了外部电场穿透材料。

1957年，贝尔实验室工程师穆罕默德·阿塔拉（Mohamed Atalla）提出了一种新的半导体装置制造方法：涂有矽晶片，涂有氧化矽的绝缘层，因此电力可以克服地面状态并可靠地渗透到下面的半导体中。该过程被称为表面钝化，对于半导体行业来说至关重要，因为它使矽综合电路大规模生产。在该方法的基础上，他开发了金属 - 氧化物 - 溶剂导体（MOS）过程，并提出可以用来构建第一个工作的矽FET。

Atalla和他的韩国同事Dawon Kahng于1959年开发了金属 - 氧化物 - 氧化型野外晶体管晶体管（MOSFET）或MOS晶体管，这是第一个可以小型化和大规模生产的晶体管，用于广泛用途。在自我对准的CMOS过程中，在栅极层（多矽或金属）越过扩散层的地方形成晶体管。 MOSFET具有高可扩展性，低得多的功耗和更高的密度，因此可以在单个IC中构建高密度集成电路，从而可以构建高密度的集成电路。

CMOS （补充MOS ）是由Chih-Tang Sah和Fairchild Semiconductor的Chih-Tang Sah和Frank Wanlass发明的。1967年，Dawon Kahng和Simon Sze发表了浮网山面MOSFET的第一份报告。 1984年，电工实验室研究人员Toshihiro Sekigawa和Yutaka Hayashi。 FinFET （FinFet（Fin Field-Field-field-traptect晶体管）是一种3D非平面多门MOSFET，起源于1989年在日立中央中央研究实验室的Digh Hisamoto和他的团队的研究。

重要性

由于晶体管实际上是所有现代电子产品中的关键积极组成部分，因此许多人认为它们是20世纪最伟大的发明之一。

贝尔实验室（Bell Labs）的第一晶体管的发明在2009年被任命为IEEE里程碑。其他里程碑包括1948年的交界处晶体管发明和1959年的MOSFET。

MOSFET是迄今为止最广泛使用的晶体管，在从计算机和电子产品到智能手机等通信技术的应用中。它被认为是最重要的晶体管，可能是电子产品中最重要的发明，也是实现现代电子产品的设备。自20世纪后期以来，它一直是现代数字电子产品的基础，为数字时代铺平了道路。美国专利商标局称其为“改变世界各地生活和文化的开创性发明”。它通过相对基本材料的高度自动化过程（半导体设备制造）批量生产的能力，使得每往返的成本令人惊讶。 MOSFET是历史上最多生产的人造物体，到2018年制造了超过130亿个物体。

尽管每年有几家公司每年生产超过十亿个单独包装（称为离散的）MOS晶体管，但绝大多数是在集成电路（也称为ICS ，微芯片或简单的芯片）中生产的，以及二极管，电阻器，电容器和其他电子组件，生成完整的电子电路。逻辑门由多达20个晶体管组成，而截至2022年的高级微处理器可能包含多达570亿个MOSFET。晶体管通常被组织成微处理器中的逻辑门以执行计算。

晶体管的低成本，灵活性和可靠性使其无处不在。晶体管机电电路已替代了控制设备和机械方面的机电设备。使用标准的微控制器并编写计算机程序来执行控制功能通常比设计等效的机械系统更容易，便宜。

简化操作

晶体管可以使用一对端子之间施加的小信号来控制另一对端子的较大信号，这是一个称为增益的属性。它可以产生更强的输出信号，即电压或电流，与较弱的输入信号成正比，充当放大器。它也可以用作电气控制开关，其中电流的量由其他电路元件确定。

晶体管有两种类型，在使用方式上有略有差异：

• 双极连接晶体管（BJT）的终端标有底座，收集器和发射极。基本端子的小电流，在基座和发射极之间流动，可以控制或在收集器和发射极之间切换更大的电流。

• 场效应晶体管（FET）的终端标记为门，源和排水。门上的电压可以控制源和排水之间的电流。

本节中的顶部图像表示电路中的典型双极晶体管。电荷在发射极和收集器端子之间流动，具体取决于基部中的电流。由于基座和发射极连接的行为就像半导体二极管，因此它们之间会出现电压下降。由晶体管材料确定的_该下降的量称为v 。

晶体管作为开关

晶体管通常用于数字电路中，作为电子开关，可以在“ ON”或“ OFF”状态中，均用于高功率应用，例如开关模式电源，以及诸如逻辑门之类的低功耗应用程序。此应用程序的重要参数包括电流切换，处理电压以及以上和降落时间为特征的开关速度。

在开关电路中，目标是尽可能近地模拟理想的开关，在OFF时具有开放电路的特性，在打开时的短路以及两种状态之间的瞬时过渡。选择参数以使“关闭”输出仅限于泄漏电流太小而无法影响连接的电路，“ ON”状态中晶体管的电阻太小而无法影响电路，并且两个状态之间的过渡足够快没有有害效果。

在接地的发射极晶体管中，如基本电压上升时所示的轻开关，发射器和收集器电流呈指数上升。收集器电压由于从收集器到发射极的电阻降低而下降。如果收集器和发射极之间的电压差为零（或接近零），则收集器电流仅受载荷电阻（灯泡）和电源电压的限制。这称为饱和，因为电流从收集器流向发射器。饱和时，据说开关正在打开。

使用双极晶体管进行切换应用需要偏置晶体管，以使其在其外状态和饱和区域（ ON ）中的截止区域之间运行。这需要足够的基本驱动电流。当晶体管提供电流增益时，它促进了收集器中相对较大的电流的切换，而较小的电流到基本端子中。这些电流的比率取决于晶体管的类型，甚至对于特定类型的类型而异，取决于收集器电流。如图所示，在小开关电路的示例中，选择了电阻器以提供足够的碱电流以确保晶体管饱和。基本电阻值是根据电源电压，晶体管CE连接电压下降，收集器电流和放大因子β的计算得出的。

晶体管作为放大器

普通发射极放大器的设计是使电压（ v _in ）的微小变化通过晶体管的底部变化的小电流，其电流放大与电路的特性相结合，意味着V中V中的小波动在V_中会产生较大的变化。_出去。

单晶体管放大器的各种配置是可能的，其中一些提供了电流增益，某些电压增益，而有些则提供了两者。

从移动电话到电视，大量产品包括用于声音复制，无线电传输和信号处理的放大器。第一个离散的横向器音频放大器几乎没有提供几百毫米，但是随着更好的晶体管可用和放大器架构的发展，功率和音频保真度逐渐增加。

高达几百瓦的现代晶体管音频放大器很常见且相对便宜。

与真空管的比较

在开发晶体管之前，真空（电子）管（或在英国的“热阀”或仅是“阀”）是电子设备中的主要活性组件。

优点

允许晶体管在大多数应用中替换真空管的关键优势是

• 没有阴极加热器（会产生特征性的橙色管道），减少功耗，消除随着管子加热器的热身而消除延迟，并免疫阴极中毒和耗尽。
• 尺寸和重量很小，减小设备尺寸。
• 大量极小的晶体管可以作为单个集成电路制造。
• 低工作电压与仅几个电池的电池兼容。
• 通常可以使用更高的能源效率的电路。对于低功率应用（例如，电压放大），能源消耗可能比管子小得多。
• 可用的互补设备可提供设计灵活性，包括互补的对称电路，真空管不可能。
• 对机械冲击和振动的敏感性非常低，提供了物理坚固性并实际上消除了冲击引起的虚假信号（例如，在音频应用中的微观摩托学）。
• 不容易损坏玻璃信封，泄漏，挤压和其他物理损害。

限制

晶体管可能有以下限制：

• 他们缺乏真空管真空吸收的较高的电子迁移率，这对于高功率，高频操作是可取的 - 例如在某些空中电视发射机和在某些空中电视发射机中使用的，在某些空中电视发射机中用作放大器中卫星
• 晶体管和其他固态设备容易受到非常短暂的电气和热事件的损害，包括处理中的静电放电。真空管在电力上更加坚固。
• 它们对辐射和宇宙射线敏感（特殊的辐射芯片用于航天器设备）。
• 在音频应用中，晶体管缺乏较低的谐波失真 - 所谓的管声- 它是真空管的特征，并且有些人更喜欢。

类型

分类

	PNP		P通道
	NPN		N通道
BJT		JFET

BJT和JFET符号

			P通道
			N通道
MOSFET ENH		mosfet dep

MOSFET符号

晶体管由

• 结构： MOSFET （IGFET）， BJT ， JFET ，绝缘栅极双极晶体管（IGBT），其他类型。
• 半导体材料（掺杂剂）：
  • 金属;锗（1947年首次使用）和矽（1954年首次使用） -无定形，多晶和单晶形式。
  • 该化合物Arsenide （1966）和碳化矽（1997）。
  • 合金矽阵行（1989）
  • 碳石墨烯的同素异形（自2004年以来正在进行的研究）等（请参阅半导体材料）。
• 电极性（正和负）： NPN ， PNP （BJTS），N通道，P通道（FETS）。
• 最大功率等级：低，中，高。
• 最大工作频率：低，中，高，无线电（RF），微波频率（公共发射器或通用源电路中晶体管的最大有效频率用术语f _t表示，这是过渡频率的缩写 -晶体管产生统一电压增益的频率）
• 应用：开关，通用，音频，高压，超级β，匹配对。
• 物理包装：整孔金属，整孔塑料，表面安装，球网阵列，电源模块（请参阅包装）。
• 放大因子H _Fe ， βF _（晶体管β ）或G _M （跨导率）。
• 工作温度：极端温度晶体管和传统温度晶体管（-55至150°C（-67至302°F））。极端温度晶体管包括高温晶体管（高于150°C（302°F））和低温晶体管（低于-55°C（-67°F））。可以通过混合互穿半晶体结合聚合物和高玻璃传播温度绝缘聚合物的一般策略来开发高温稳定的高温晶体管（482°F）。

因此，特定的晶体管可以描述为矽，表面安装，BJT，NPN，低功率，高频开关。

mnemonics

记住晶体管类型（由电符号表示）的方便助记符涉及箭头的方向。对于BJT ，在NPN晶体管符号上，箭头将“ n ot p oint i n” 。在PNP晶体管符号上，箭头“ p oints i n p roudly”。但是，这不适用于基于MOSFET的晶体管符号，因为箭头通常会反转（即内部的NPN点的箭头）。

现场效应晶体管（FET）

场效应的晶体管有时称为单极晶体管，使用电子（以N通道FET ）或孔（以P通道FET为中）进行传导。 FET的四个端子被命名为源，门，排水和身体（基板）。在大多数FET上，主体都连接到软件包内部的源，这将用于以下描述。

在FET中，漏极到源电流通过导电通道流动，该通道将源区域连接到排水区域。电导率随当栅极和源端子之间施加电压时产生的电场而变化，因此，漏极和源之间流动之间的电流由栅极和源之间施加的电压控制。随着栅极源电压（ V _GS ）的增加，对于阈值以下的V _GS ，漏极 - 源电流（ I _ds ）呈指数增加，然后以大约二次的速率增加：（ i _ds ∝（i ds ∝ （ v _gs -v v _t ） ² ，其中v _t是在阈值以上的“空间充电限制”区域中排出电流开始的阈值电压。例如，在65 nm技术节点上，在现代设备中未观察到二次行为。

对于窄带宽处的低噪声，FET的较高输入电阻是有利的。

FET分为两个家庭：连接FET （ JFET ）和绝缘栅极FET （IGFET）。 IGFET通常被称为金属 - 氧化物 - 氧化物 - 气流FET （ MOSFET ），反映了其原始结构来自金属层（栅极），氧化物（绝缘）和半导体。与IGFET不同，JFET门与位于源和排水之间的通道形成P – N二极管。从功能上讲，这使得N通道JFET成为真空管的固态等效物，同样，它在其网格和阴极之间形成了二极管。同样，这两个设备均在耗尽模式中运行，它们都具有很高的输入阻抗，并且在输入电压的控制下都导致电流。

金属 - 血管导体FET（ MESFET ）是JFET，其中反向偏置的P – N连接被金属 - 血管导向器连接代替。这些，以及HEMT（高电动运动晶体管或HFET），其中使用具有很高载流子迁移率的二维电子气体用于电荷运输，特别适合在非常高的频率（几个GHz）下使用。

FET进一步分为耗尽模式和增强模式类型，具体取决于通道是用零门到源电压打开还是关闭的通道。对于增强模式，该通道以零偏置为单位，并且门电势可以“增强”传导。对于耗尽模式，通道处于零偏置状态，并且（相反极性的）栅极电势可以“耗尽”通道，从而减少传导。对于这两种模式，更正的门电压对应于N通道设备的较高电流和P通道设备的较低电流。几乎所有的JFET都是耗尽模式，因为二极管连接如果是增强模式设备，则它们会转发和进行操作，而大多数IGFET是增强模式类型。

金属 - 氧化物 - 氧化流动器FET（MOSFET）

金属 - 氧化物 - 氧化型场效应晶体管（ MOSFET ，MOS-FET或MOS FET），也称为金属- 氧化物- 氧化晶体管晶体管（MOS晶体管或MOS），是一种野外晶体管，是一种类型的晶体管由半导体（通常是矽）的受控氧化制造。它具有绝缘栅极，其电压决定了设备的电导率。使用施加电压的量更换电导率的能力可用于放大或切换电子信号。 MOSFET是迄今为止最常见的晶体管，也是大多数现代电子产品的基本构建基块。 MOSFET占世界所有晶体管的99.9％。

双极连接晶体管（BJT）

双极晶体管之所以命名，是因为它们通过使用多数和少数载体进行进行。双极连接晶体管是批量生产的第一种类型的晶体管，是两个连接二极管的组合，由两种薄层的p型半导体层形成，这些半导体夹在两个N型半导体之间（一个N – PP – N）晶体管），或夹在两个P型半导体（AP-N – P晶体管）之间的N型半导体的薄层。该结构产生了两个P – N连接：一个基本发射极连接和一个基本接口，由被称为基地区域的半导体区域隔开。 （在没有共享中间半导体区域的情况下连接在一起的两个连接二极管不会成为晶体管。）

BJT有三个端子，对应于半导体的三层 - 一个发射极，一个基础和一个收集器。它们在放大器中很有用，因为发射极和收集器的电流可通过相对较小的基本电流控制。在活性区域运行的N – P – N晶体管中，发射极基的连接是向前偏置的（电子和孔在连接处重新组合），并且基本- 收集器连接是反向偏置的（电子和孔在位于电子和孔时形成并远离连接点），将电子注入基本区域。由于底座是狭窄的，因此这些电子中的大多数都会扩散到反向偏置的基础 - 收集器交界处，并被扫入集群器中。也许电子的一百分之一会在基础中重新组合，这是基本电流中的主要机理。同样，由于底座被轻微掺杂（与发射极区和收集器区域相比），重组速率很低，允许更多的载体在整个基本区域中扩散。通过控制可以离开基数的电子数量，可以控制进入收集器的电子数量。收集器电流大约是基本电流的β（公共发射极电流增益）倍。对于小信号晶体管来说，它通常大于100，但在为高功率应用设计的晶体管中可能较小。

与现场效应晶体管不同（见下文），BJT是一种低输入阻力装置。同样，随着基本发射极电压（ V ）的增加，根据Shockley二极管模型和Ebers-Moll模型，基本发射极电流（v _BE ）呈指数增长，因此收集器发射器电流（ I _）呈指数增加。由于这种指数关系，BJT的跨导率高于FET。

可以通过暴露于光进行双极晶体管，因为基本区域中光子的吸收会产生一种充当碱电流的光电流。收集器电流大约是光电流的β倍。为此目的而设计的设备在包装中具有透明的窗口，称为光晶体管。

使用MOSFET和BJTS

MOSFET是迄今为止数字电路和模拟电路最广泛使用的晶体管，占世界所有晶体管的99.9％。双极连接晶体管（BJT）以前是1950年代至1960年代最常用的晶体管。即使在1970年代MOSFET广泛使用后，BJT仍然是许多模拟电路（例如放大器）的首选晶体管，因为它们的线性更大，直到MOSFET设备（例如Power MOSFET ， LDMOS和RF CMOS ）取代了它们，以取代它们1980年代的电子应用。在综合电路中，MOSFET的理想属性使他们能够在1970年代捕获数字电路的几乎所有市场份额。离散的MOSFET（通常是电源MOSFET）可以应用于晶体管应用中，包括模拟电路，电压调节器，放大器，功率发射器和电动机驱动器。

其他晶体管类型

• 现场效应晶体管（FET）：
  • 金属 - 氧化物 - 高导体场效应晶体管（MOSFET），其中栅极由浅层绝缘子绝缘
    • P型MOS （PMO）
    • N型MOS （NMOS）
    • 互补MOS （CMOS）
      • RF CMO ，用于射频扩增，接收
    • 多门田间效应晶体管（MUGFET）
      • FIN场效应晶体管（FinFET），源/排水区域形成矽表面上的鳍片
      • Gaafet，类似于FinFET，但使用纳米线代替鳍片，纳米线是垂直堆叠的，并在大门周围环绕4个侧面
      • MBCFET是三星制造的GAFET变体，它使用水平纳米片而不是纳米线。也称为RibbonFet（由Intel制造）和水平纳米表晶体管。
    • 薄膜晶体管（TFT），用于LCD和OLED显示器，包括无定形矽，LTP，LTPO和Igzo晶体管
    • 浮网索MOSFET （FGMOS），用于非易失性存储
    • 电力MOSFET ，用于电力电子设备
      • 横向扩散MO （LDMOS）
  • 碳纳米管现场效应晶体管（CNFET，CNTFET），其中通道材料被碳纳米管代替
  • 铁电场效应晶体管（ Fe FET ），使用铁电材料
  • 连接门场效应晶体管（JFET），其中栅极由反向偏置的P – N结隔开
  • 金属 - 高度野外晶体管（MESFET），类似于schottky连接的JFET，而不是AP – N结
    • 高电动运动晶体管（HEMT）：GAN（氮化岩），SIC（碳化矽），GA ₂ O ₃ （氧化矽），GAAS（Aga），GAAS（Alsenide）晶体管，MOSFETS等。
  • 负电压FET（NC-FET）
  • 倒-T现场效应晶体管（ITFET）
  • 快速逆转外延二极管场效应晶体管（FREDFET）
  • 有机场效应晶体管（OFET），其中半导体是有机化合物
  • 弹道晶体管（歧义）
  • FET用于感知环境
    • 离子敏感的场效应晶体管（ISFET），以测量溶液中的离子浓度，
    • 电解质 - 氧化 - 氧化型野外晶体管（EOSFET），神经芯片，，，
    • 脱氧核糖酸场效应晶体管（DNAFET）。
• 双极连接晶体管（BJT）：
  • 异射线双极晶体管，最多数百GHz，在现代超快和RF电路中常见
  • 肖特基晶体管
  • 雪崩晶体管

  • 

    达灵顿晶体管是两个BJT，可连接在一起，提供与两个晶体管电流收益的乘积相等的高电流增益
  • 绝缘栅极双极晶体管（IGBT）使用中型IGFET，类似地连接到功率BJT，以产生高输入阻抗。功率二极管通常根据特定用途在某些端子之间连接。 IGBT特别适合重型工业应用。 ASEA Brown Boveri （ABB） 5SNA2400E170100 ，用于三相电源，在38 x 140 x 140 x 190 mm且重1.5千克的情况下，设有三个N – P – N IGBT。每个IGBT的额定值为1,700伏，可以处理2,400安培
  • 光晶体管。
  • 发射机交换双极晶体管（ESBT）是高压双极晶体管和cascode拓扑中低压功率MOSFET的单片构型。它是由Stmicroelectronics在2000年代引入的，几年后左右放弃了。
  • 多发射极晶体管，用于晶体管 - 透射逻辑和集成的电流镜
  • 多基晶体管，用于在嘈杂的环境中放大非常低级别的信号，例如唱片播放器或广播前端的拾取。有效地，它是一个并行数量的晶体管，在输出处，信号是建设性添加的，但随机噪声仅随机添加。
• 隧道场效应晶体管，它通过通过屏障调节量子隧道来切换。
• 扩散晶体管，通过将掺杂剂扩散到半导体底物中形成；可以是BJT和FET。
• 单式晶体管，可以用作简单的脉冲发生器。它包括p型或n型半导体的主体，两端（端子base1和base2 ）和欧姆接触。与相反半导体类型的连接处在第三端（发射极）沿着身体长度的一个点形成。
• 单电子晶体管（套件），由两个隧道连接之间的闸门组成。隧道电流由通过电容器施加到栅极的电压控制。
• 纳米流体晶体管控制离子通过亚微观，水填充通道的运动。
• 多仪设备：
  • 四极晶体管
  • Pentode晶体管
  • trige晶体管（Intel的原型）
  • 双门场效应晶体管具有一个单个通道，其中有两个门cascode ，这是针对高频放大器，混合器和振荡器优化的配置。
• 无连接的纳米线晶体管（JNT），使用了一个简单的纳米线矽，周围环绕着电气隔离的“结婚戒指”，该戒指的作用是通过电线通过电线的流动。
• 据报导，纳米级真空通道晶体管，据报导，2012年，NASA和韩国国家纳米型菜中心在仅使用150纳米的原型真空通道晶体管建造了一个原型真空通道晶体管，可以使用标准的矽半导体加工来廉价地制造即使在敌对的环境中，高速也可以消耗与标准晶体管一样多的功率。
• 有机电化学晶体管。
• Solaristor （来自太阳能电池晶体管），这是一种两端的无闸门自动照射器。

设备标识

三个主要的识别标准用于指定晶体管设备。在每个中，字母数字前缀为设备类型提供了线索。

联合电子设备工程委员会（JEDEC）

JEDEC零件编号计划在1960年代在美国演变。 JEDEC EIA-370晶体管设备编号通常以2N开头，表明三端设备。双门田效应晶体管是四端设备，从3N开始。前缀之后是两个，三位数或四位数的数字，对设备特性没有意义，尽管数量较低的早期设备往往是锗设备。例如， 2N3055是矽N – P -N功率晶体管，2N1301是AP – N – P锗开关晶体管。字母后缀（例如“ A”）有时被用来指示更新的变体，但很少获得分组。

日本工业标准（JIS）

在日本， JIS半导体名称（| JIS-C-7012），标签晶体管设备以2s （例如2SD965）开始，但有时在包装上没有标记“ 2S”前缀– A 2SD965，只有标记为D965和A D965和A 2SC1815可以由供应商简单地列出C1815 。该系列有时_具有后缀，例如r ， o ， bl ，代表红色，橙色，蓝色等。

欧洲电子组件制造商协会（EECA）

欧洲电子组件制造商协会（EECA）使用了1983年与EECA合并时从Pro电子中继承的编号方案。该方案始于两个字母：第一个字母提供了半导体类型（a用于enercanium，b for silicon for Silicon和silicon，和C对于GAAS等材料）；第二个字母表示预期的用途（二二极管，c用于通用晶体管等）。以下是三位数的序列编号（或一个字母和两个数字，用于工业类型）。使用早期设备，这表示情况类型。可以使用后缀，并带有字母（例如“ C”，例如：bc549c中的高h _Fe ，或其他代码可能随后显示增益（例如BC327-25）或电压额定值（例如BUK854-800A）。更常见的前缀是：

所有权

设备的制造商可能具有其专有编号系统，例如CK722 。由于设备是第二个来源的，因此制造商的前缀（例如MPF102中的“ MPF”，最初将表示摩托罗拉FET ）现在是谁制作该设备的一个不可靠的指标。例如，某些专有命名方案采用其他命名方案的一部分，例如，PN22222A是塑料盒中的（可能是Fairchild emiconductor ）2N2222A（但PN108是BC108的塑料版本，而不是2N108，而PN100则是无关的，而不是PN100其他XX100设备）。

有时将军事部件数字分配给他们的代码，例如英国军事简历命名系统。

购买大量相似零件的制造商可能会给它们提供“房屋号码”，确定特定的采购规范，而不一定是具有标准化注册号码的设备。例如，HP部分1854,0053是（JEDEC）2N2218晶体管，也分配了CV号：CV7763

命名问题

有这么多独立的命名方案，以及在设备上印刷时零件数的缩写，有时会发生歧义。例如，可以将两个不同的设备标记为“ J176”（一个是J176低功率JFET ，另一个是较高功率的MOSFET 2SJ176）。

由于给较旧的“通孔”晶体管具有表面安装包装的对应物，因此它们倾向于分配许多不同的零件数字，因为制造商具有他们的系统来应对双重或匹配的n – p – n +的销钉布置和选项一包中的P – N – P设备。因此，即使原始设备（例如2N3904）也可能是由标准管理局（Standard Authority）分配的，并且工程师多年来众所周知，新版本的命名远非标准化。

建造

半导体材料

第一批BJT是由锗（GE）制成的。矽（SI）类型目前占主导地位，但某些晚期微波和高性能版本现在采用复合半导体材料砷化铝（GAAS）和半导体合金矽果（SIGE）。单元半导体材料（GE和SI）被描述为元素。

用于制造晶体管的最常见的半导体材料的粗糙参数是在相邻的表中给出的。这些参数将随温度，电场，杂质水平，应变和其他因素而变化而变化。

接口向前电压是将电压应用于BJT的发射极基键交界处，以使基本传导指定电流。随着连接向前电压的增加，电流呈指数增加。表中给出的值是1 Ma电流的典型特征（相同的值适用于半导体二极管）。交界处的向前电压越低，这意味着“驱动”晶体管所需的功率较小。给定电流的连接向前电压随温度升高而降低。对于典型的矽连接点，变化为-2.1 mV/°C。在某些电路中，必须使用特殊补偿要素（传感器）来补偿此类变化。

MOSFET通道中移动载体的密度是形成通道和其他各种现象的电场的函数，例如通道中的杂质水平。故意引入一些称为掺杂剂的杂质来制作MOSFET，以控制MOSFET电气行为。

电子迁移率和孔迁移率列显示了电子和孔通过半导体材料扩散的平均速度，其电场为每米1伏的电场涂在整个材料上。通常，晶体管运行越快的电子迁移率越高。该表表示在这方面，GE比SI更好。然而，与硅和砷化甘蓝相比，GE有四个主要缺点：

1. 它的最高温度受到限制。
2. 它具有相对较高的泄漏电流。
3. 它无法承受高压。
4. 它不太适合制造集成电路。

由于电子迁移率高于所有半导体材料的孔迁移率，因此给定的双极N – P – N晶体管往往是相当于等效的P – N – P晶体管。 GAAS具有三个半导体的电子迁移率最高。因此，GAAS用于高频应用中。相对较新的FET发育，高电动运动晶体管（HEMT）具有异质结构（不同的半导体材料之间的连接）铝铝（Algaas） - 砷化铝（GAAS）的异质结构（GAAS），其具有两倍的GAAS-- GAAS--- GAAS--- GAAS---金属屏障交界处。由于它们的高速和低噪声，将HEMT用于卫星接收器，该卫星接收器的频率约为12 GHz。基于硝酸包胶和氮化铝（Algan/gan Hemts）的HEMT提供更高的电子迁移率，并正在为各种应用开发。

最高连接温度值表示从各种制造商的数据表中获取的横截面。该温度不应超过该温度，否则晶体管可能会损坏。

Al – Si连接是指高速（铝 - 矽）金属 - 障碍物屏障二极管，通常称为Schottky二极管。该表中包含在表中，因为某些矽功率IGFET在源和排水之间形成了寄生的反向Schottky二极管，作为制造过程的一部分。该二极管可以是一个麻烦，但有时在电路中使用。

包装

离散的晶体管可以是单独包装的晶体管或未包装的晶体管芯片。

晶体管有许多不同的半导体软件包（请参阅图像）。这两个主要类别是整孔（或铅）和表面安装，也称为表面安装设备（ SMD ）。球网阵列（ BGA ）是最新的表面安装套件。它在底面上焊接了“球”，代替了铅。由于它们较小并且具有较短的互连，因此SMD具有更好的高频特性，但功率级较低。

晶体管包由玻璃，金属，陶瓷或塑料制成。该包通常决定功率评级和频率特性。电源晶体管具有较大的包装，可以将其夹在散热器上以增强冷却。此外，大多数电源晶体管都具有收集器或排水液在物理上连接到金属外壳。在另一个极端情况下，某些表面上的微波晶体管与沙粒一样小。

通常，给定的晶体管类型有多个软件包。晶体管软件包主要是标准化的，但是将晶体管功能分配给终端不是：其他晶体管类型可以将其他功能分配给软件包的终端。即使对于相同的晶体管类型，终端分配也可以变化（通常由零件号的后缀字母表示，QE BC212L和BC212K）。

如今，大多数晶体管都有各种SMT软件包。相比之下，可用的整孔软件包的列表相对较小。这是按字母顺序排列的最常见的跨孔晶体管包的简短列表：ATV，E-Line，MRT，HRT，SC-43，SC-43，SC-72，TO-3，TO-18，TO- 18，TO-39，TO- 92，TO-126，TO220，TO247，TO251，TO262，ZTX851。

拆箱的晶体管芯片（模具）可以组装到混合设备中。 1960年代的IBM SLT模块是使用玻璃钝化晶体管（和二极管）模块的这种混合电路模块的一个例子。用于芯片的离散晶体管的其他包装技术包括直接芯片附件（DCA）和芯片板（COB）。

灵活的晶体管

研究人员制作了几种灵活的晶体管，包括有机田间效应晶体管。柔性晶体管在某些灵活的显示器和其他柔性电子设备中很有用。

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