來(lái)源：羅姆半導(dǎo)體社區(qū)

晶體管（transistor）是一種固體半導(dǎo)體器件（包括二極管、三極管、場(chǎng)效應(yīng)管、晶閘管等，有時(shí)特指雙極型器件），具有檢波、整流、放大、開(kāi)關(guān)、穩(wěn)壓、信號(hào)調(diào)制等多種功能。晶體管作為一種可變電流開(kāi)關(guān)，能夠基于輸入電壓控制輸出電流。與普通機(jī)械開(kāi)關(guān)（如Relay、switch）不同，晶體管利用電訊號(hào)來(lái)控制自身的開(kāi)合，而且開(kāi)關(guān)速度可以非常快，實(shí)驗(yàn)室中的切換速度可達(dá)100GHz以上。

做模擬電路的工程師，都有過(guò)使用晶體管（場(chǎng)效應(yīng)管也是晶體管中的一種）、運(yùn)放的經(jīng)驗(yàn)和體會(huì)。尤其是在設(shè)計(jì)時(shí)，更會(huì)對(duì)晶體管的一些電參數(shù)進(jìn)行測(cè)試和考量。在測(cè)試時(shí)，許多人對(duì)晶體管電參數(shù)的實(shí)測(cè)值與規(guī)格書所提供的規(guī)范值，為什么會(huì)有很大差異，感到不可思議。

有時(shí)，一些工程師會(huì)用實(shí)測(cè)值來(lái)要求供應(yīng)商，也有一些工程師會(huì)把一些特殊參數(shù)作為常規(guī)參數(shù)進(jìn)行處理。這樣的后果就是整機(jī)產(chǎn)品一致性、重復(fù)性差，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)出現(xiàn)達(dá)不到設(shè)計(jì)指標(biāo)，更有甚者是在生產(chǎn)中出現(xiàn)大量損壞電子元器件的異常。

此時(shí)，許多工程師都會(huì)把眼光釘住那些損壞的晶體管上，以為是晶體管的質(zhì)量問(wèn)題，導(dǎo)致的異常。殊不知晶體管的損壞，只是一個(gè)表面現(xiàn)象，而深層次的原因，往往是設(shè)計(jì)師自己造成的。引起這些問(wèn)題的原因有很多，對(duì)工程師而言，在選用元器件時(shí)，對(duì)半導(dǎo)體器件電參數(shù)的片面理解，或許是個(gè)重要因素。說(shuō)了晶體管中的一些參數(shù)的重要性，可能會(huì)有人非常好奇，這些晶體管器件內(nèi)部究竟是如何工作的?

切莫操之過(guò)急，且看下文詳解。

半導(dǎo)體

材料取自于元素周期表中金屬與非金屬的交界處。常溫下半導(dǎo)體導(dǎo)電性能介于導(dǎo)體與絕緣體之間。

本征半導(dǎo)體

純凈的具有晶體結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體稱為本征半導(dǎo)體。(由于不含雜質(zhì)且為晶體結(jié)構(gòu)，所以導(dǎo)電性比普通半導(dǎo)體差)

常溫下，少數(shù)價(jià)電子由于熱運(yùn)動(dòng)獲得足夠的能量掙脫共價(jià)鍵的束縛成為自由電子。此時(shí)，共價(jià)鍵留下一個(gè)空位置，即空穴。原子因失去電子而帶正電，或者說(shuō)空穴帶正電。在本征半導(dǎo)體外加一個(gè)電場(chǎng)，自由電子將定向移動(dòng)產(chǎn)生電流;同時(shí)，價(jià)電子會(huì)按一定方向去依次填補(bǔ)空穴，相當(dāng)于空穴也在定向移動(dòng)，而且是跟電子反向的運(yùn)動(dòng)。本征半導(dǎo)體的電流是這兩個(gè)電流之和。運(yùn)載電荷的粒子稱之為載流子。

當(dāng)有一個(gè)自由電子的產(chǎn)生，必然會(huì)有一個(gè)空穴產(chǎn)生，所以自由電子與空穴對(duì)是同生同滅。當(dāng)自由電子在運(yùn)動(dòng)中填補(bǔ)了一個(gè)空穴，此時(shí)兩者同時(shí)消失，這種現(xiàn)象稱之為復(fù)合。在一定溫度下，兩種載流子濃度相同，達(dá)到一種動(dòng)態(tài)平衡。當(dāng)溫度升高，熱運(yùn)動(dòng)會(huì)加劇，會(huì)有更多的電子掙脫束縛，會(huì)導(dǎo)致載流子濃度上升，從而打破這個(gè)平衡，溫度一定后會(huì)再次建立平衡。

雜質(zhì)半導(dǎo)體

通過(guò)擴(kuò)散工藝，在本征半導(dǎo)體摻入某些元素，稱之為雜質(zhì)半導(dǎo)體。且雜質(zhì)半導(dǎo)體有以下兩種：

一 .N型半導(dǎo)體
在本征半導(dǎo)體加入+5價(jià)元素磷，由于加入了最外層為5個(gè)電子的元素，在形成共價(jià)鍵后會(huì)多出一個(gè)電子，這個(gè)電子就成了自由電子。因?yàn)檫@個(gè)半導(dǎo)體自由電子的個(gè)數(shù)多于空穴個(gè)數(shù)，而電子帶負(fù)電，所以稱之為N(negative，負(fù))型半導(dǎo)體。

二 .P型半導(dǎo)體
在本征半導(dǎo)體加入+3價(jià)元素硼，由于加入了最外層為3個(gè)電子的元素，在形成共價(jià)鍵后會(huì)多出一個(gè)空位，硅原子的最外層電子會(huì)去填補(bǔ)這個(gè)空位，從而會(huì)多出一個(gè)空穴。空穴帶正電，所以稱之為P(positive，正)型半導(dǎo)體。在N型半導(dǎo)體中，自由電子為多數(shù)載流子，空穴為少數(shù)載流子;在P型半導(dǎo)體中，空穴為多數(shù)載流子，自由電子為少數(shù)載流子。

PN結(jié)的形成

采用某種工藝，可以將P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體制作在同一塊硅片上。由于濃度差，會(huì)產(chǎn)生擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)。同時(shí)，在P區(qū)N區(qū)交界處，多數(shù)載流子濃度降低，P區(qū)出現(xiàn)正離子區(qū)，N區(qū)出現(xiàn)負(fù)離子區(qū)，內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生一個(gè)內(nèi)電場(chǎng)。該電場(chǎng)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)運(yùn)動(dòng)去阻止擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)，這個(gè)運(yùn)動(dòng)稱為漂移運(yùn)動(dòng)。參與擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)和漂移運(yùn)動(dòng)的載流子數(shù)目相同，達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡就形成了PN結(jié)。

PN結(jié)的單向?qū)щ娦?

PN結(jié)的電容效應(yīng)

PN結(jié)存在著等效電容(勢(shì)壘電容和擴(kuò)散電容，兩者之和稱為結(jié)電容，具體省略)，由于容抗跟頻率成反比，當(dāng)加在PN結(jié)上的交流電頻率較高時(shí)，交流電就可以通過(guò)PN結(jié)的電容形成通路，PN結(jié)會(huì)失去單向?qū)щ姷奶匦浴?/p>

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審核編輯黃宇