晶體管是由三層雜質(zhì)半導(dǎo)體構(gòu)成的器件，有三個(gè)電極，所以又稱為半導(dǎo)體三極管，晶體三極管等，可以用于檢波、整流、放大、開關(guān)、穩(wěn)壓、信號(hào)調(diào)制和許多其它功能。晶體管的低成本，靈活性和可靠性使其成為無(wú)處不在的器件。晶體管機(jī)電一體化電路已經(jīng)成為機(jī)電設(shè)備控制設(shè)備來(lái)控制機(jī)器。相比于機(jī)械控制系統(tǒng),微控制器和計(jì)算機(jī)程序用于控制系統(tǒng)顯得更加便捷。那么晶體管的種類有哪些?下面一起看看：
晶體管
1.分類方式
1.1按功能和用途分類
晶體管按功能和用途可分為低噪聲放大晶體管、中高頻放大晶體管、低頻放大晶體管、開關(guān)晶體管、達(dá)林頓晶體管、高反壓晶體管、帶阻晶體管、帶阻尼晶體管、微波晶體管、光敏晶體管和磁敏晶體管等多種類型。
1.2按半導(dǎo)體材料和極性分類
按晶體管使用的半導(dǎo)體材料可分為硅材料晶體管和鍺材料晶體管。按晶體管的極性可分為鍺NPN型晶體管、鍺PNP晶體管、硅NPN型晶體管和硅PNP型晶體管。
1.3按結(jié)構(gòu)及制造工藝分類
晶體管按其結(jié)構(gòu)及制造工藝可分為擴(kuò)散型晶體管、合金型晶體管和平面型晶體管。
1.4按電流容量分類
晶體管按電流容量可分為小功率晶體管、中功率晶體管和大功率晶體管。
1.5按工作頻率分類
晶體管按工作頻率可分為低頻晶體管、高頻晶體管和超高頻晶體管等。
1.6按封裝結(jié)構(gòu)分類
晶體管按封裝結(jié)構(gòu)可分為金屬封裝(簡(jiǎn)稱金封)晶體管、塑料封裝(簡(jiǎn)稱塑封)晶體管、玻璃殼封裝(簡(jiǎn)稱玻封)晶體管、表面封裝(片狀)晶體管和陶瓷封裝晶體管等。其封裝外形多種多樣。
2.種類舉例
2.1雙極結(jié)型晶體管
雙極結(jié)型晶體管(Bipolar Junction Transistor—BJT)又稱為半導(dǎo)體三極管，它是通過一定的工藝將兩個(gè)PN結(jié)結(jié)合在一起的器件，有PNP和NPN兩種組合結(jié)構(gòu);外部引出三個(gè)極：集電極，發(fā)射極和基極，集電極從集電區(qū)引出，發(fā)射極從發(fā)射區(qū)引出，基極從基區(qū)引出(基區(qū)在中間);BJT有放大作用，重要依靠它的發(fā)射極電流能夠通過基區(qū)傳輸?shù)竭_(dá)集電區(qū)而實(shí)現(xiàn)的，為了保證這一傳輸過程，一方面要滿足內(nèi)部條件，即要求發(fā)射區(qū)雜質(zhì)濃度要遠(yuǎn)大于基區(qū)雜質(zhì)濃度，同時(shí)基區(qū)厚度要很小，另一方面要滿足外部條件，即發(fā)射結(jié)要正向偏置(加正向電壓)、集電結(jié)要反偏置;BJT種類很多，按照頻率分，有高頻管，低頻管，按照功率分，有小、中、大功率管，按照半導(dǎo)體材料分，有硅管和鍺管等;其構(gòu)成的放大電路形式有：共發(fā)射極、共基極和共集電極放大電路。
雙極結(jié)型晶體管
2.2場(chǎng)效應(yīng)晶體管
場(chǎng)效應(yīng)晶體管(field effect transistor)利用場(chǎng)效應(yīng)原理工作的晶體管。英文簡(jiǎn)稱FET。場(chǎng)效應(yīng)就是改變外加垂直于半導(dǎo)體表面上電場(chǎng)的方向或大小，以控制半導(dǎo)體導(dǎo)電層(溝道)中多數(shù)載流子的密度或類型。它是由電壓調(diào)制溝道中的電流，其工作電流是由半導(dǎo)體中的多數(shù)載流子輸運(yùn)。這類只有一種極性載流子參加導(dǎo)電的晶體管又稱單極型晶體管。與雙極型晶體管相比，場(chǎng)效應(yīng)晶體管具有輸入阻抗高、噪聲小、極限頻率高、功耗小，制造工藝簡(jiǎn)單、溫度特性好等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于各種放大電路、數(shù)字電路和微波電路等。以硅材料為基礎(chǔ)的金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管(MOSFET)和以砷化鎵材料為基礎(chǔ)的肖特基勢(shì)壘柵場(chǎng)效應(yīng)管(MESFET)是兩種最重要的場(chǎng)效應(yīng)晶體管，分別為MOS大規(guī)模集成電路和MES超高速集成電路的基礎(chǔ)器件。
場(chǎng)效應(yīng)晶體管
2.3絕緣柵雙極晶體管
絕緣柵雙極晶體管(Insulate-Gate Bipolar Transistor—IGBT)綜合了電力晶體管(Giant Transistor—GTR)和電力場(chǎng)效應(yīng)晶體管(Power MOSFET)的優(yōu)點(diǎn)，具有良好的特性，應(yīng)用領(lǐng)域很廣泛;IGBT也是三端器件：柵極，集電極和發(fā)射極。
IGBT是MOS結(jié)構(gòu)雙極器件，屬于具有功率MOSFET的高速性能與雙極的低電阻性能的功率器件。IGBT的應(yīng)用范圍一般都在耐壓600V以上、電流10A以上、頻率為1kHz以上的區(qū)域。多使用在工業(yè)用電機(jī)、民用小容量電機(jī)、變換器(逆變器)、照相機(jī)的頻閃觀測(cè)器、感應(yīng)加熱(InductionHeating)電飯鍋等領(lǐng)域。根據(jù)封裝的不同，IGBT大致分為兩種類型，一種是模壓樹脂密封的三端單體封裝型，從TO-3P到小型表面貼裝都已形成系列。另一種是把IGBT與FWD (FleeWheelDiode)成對(duì)地(2或6組)封裝起來(lái)的模塊型，主要應(yīng)用在工業(yè)上。模塊的類型根據(jù)用途的不同，分為多種形狀及封裝方式，都已形成系列化。
絕緣柵雙極晶體管
2.4靜電感應(yīng)晶體管
靜電感應(yīng)晶體管SIT(Static Induction Transistor)誕生于1970年，實(shí)際上是一種結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管。它具有輸入阻抗高、輸出功率大、開關(guān)特性好、熱穩(wěn)定性好以抗輻射能力強(qiáng)等特點(diǎn)。SIT在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上采用多單元集成技術(shù)，因而可制成高壓大功率器件。它不僅能工作在開關(guān)狀態(tài)，作為大功率電流開關(guān)，而且也可以作為功率放大器，用于大功率中頻發(fā)射機(jī)、長(zhǎng)波電臺(tái)、差轉(zhuǎn)機(jī)、高頻感應(yīng)加熱裝置以及雷達(dá)等方面。目前，SIT的產(chǎn)品已達(dá)到電壓1500V、電流300A、耗散功率3kW、截止頻率30～50MHz。
但是SIT在柵極不加任何信號(hào)時(shí)是導(dǎo)通的，柵極加負(fù)偏壓時(shí)關(guān)斷，這被稱為正常導(dǎo)通型器件，使用不太方便。此外，SIT通態(tài)電阻較大，使得通態(tài)損耗也大，因而SIT還未在大多數(shù)電力電子設(shè)備中得到廣泛應(yīng)用。
靜電感應(yīng)晶體管
2.5單電子晶體管
用一個(gè)或者少量電子就能記錄信號(hào)的晶體管。隨著半導(dǎo)體刻蝕技術(shù)和工藝的發(fā)展，大規(guī)模集成電路的集成度越來(lái)越高。以動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器(DRAM)為例，它的集成度差不多以每?jī)赡暝黾铀谋兜乃俣劝l(fā)展，預(yù)計(jì)單電子晶體管將是最終的目標(biāo)。目前一般的存儲(chǔ)器每個(gè)存儲(chǔ)元包含了20萬(wàn)個(gè)電子，而單電子晶體管每個(gè)存儲(chǔ)元只包含了一個(gè)或少量電子，因此它將大大降低功耗，提高集成電路的集成度。1989年斯各特(J.H. F.Scott-Thomas)等人在實(shí)驗(yàn)上發(fā)現(xiàn)了庫(kù)侖阻塞現(xiàn)象。在調(diào)制摻雜異質(zhì)結(jié)界面形成的二維電子氣上面，制作一個(gè)面積很小的金屬電極，使得在二維電子氣中形成一個(gè)量子點(diǎn)，它只能容納少量的電子，也就是它的電容很小，小于一個(gè)?F (10-15法拉)。當(dāng)外加電壓時(shí)，如果電壓變化引起量子點(diǎn)中電荷變化量不到一個(gè)電子的電荷，則將沒有電流通過。直到電壓增大到能引起一個(gè)電子電荷的變化時(shí)，才有電流通過。因此電流-電壓關(guān)系不是通常的直線關(guān)系，而是臺(tái)階形的。這個(gè)實(shí)驗(yàn)在歷史上第一次實(shí)現(xiàn)了用人工控制一個(gè)電子的運(yùn)動(dòng)，為制造單電子晶體管提供了實(shí)驗(yàn)依據(jù)。為了提高單電子晶體管的工作溫度，必須使量子點(diǎn)的尺寸小于10納米，目前世界各實(shí)驗(yàn)室都在想各種辦法解決這個(gè)問題。有些實(shí)驗(yàn)室宣稱已制出室溫下工作的單電子晶體管，觀察到由電子輸運(yùn)形成的臺(tái)階型電流-電壓曲線，但離實(shí)用還有相當(dāng)?shù)木嚯x。
單電子晶體管
2.6電力晶體管
電力晶體管按英文Giant Transistor直譯為巨型晶體管，是一種耐高電壓、大電流的雙極結(jié)型晶體管(Bipolar Junction Transistor—BJT)，所以有時(shí)也稱為Power BJT;其特性有：耐壓高，電流大，開關(guān)特性好，但驅(qū)動(dòng)電路復(fù)雜，驅(qū)動(dòng)功率大;GTR和普通雙極結(jié)型晶體管的工作原理是一樣的。
電力晶體管
2.7光晶體管
光晶體管(phototransistor)由雙極型晶體管或場(chǎng)效應(yīng)晶體管等三端器件構(gòu)成的光電器件。光在這類器件的有源區(qū)內(nèi)被吸收，產(chǎn)生光生載流子，通過內(nèi)部電放大機(jī)構(gòu)，產(chǎn)生光電流增益。光晶體管三端工作，故容易實(shí)現(xiàn)電控或電同步。光晶體管所用材料通常是砷化鎵(GaAs)，主要分為雙極型光晶體管、場(chǎng)效應(yīng)光晶體管及其相關(guān)器件。雙極型光晶體管通常增益很高，但速度不太快，對(duì)于GaAs-GaAlAs，放大系數(shù)可大于1000，響應(yīng)時(shí)間大于納秒，常用于光探測(cè)器，也可用于光放大。場(chǎng)效應(yīng)光晶體管響應(yīng)速度快(約為50皮秒)，但缺點(diǎn)是光敏面積小，增益小(放大系數(shù)可大于10)，常用作極高速光探測(cè)器。與此相關(guān)還有許多其他平面型光電器件，其特點(diǎn)均是速度快(響應(yīng)時(shí)間幾十皮秒)、適于集成。這類器件可望在光電集成中得到應(yīng)用。
光晶體管
以上就是晶體管的分類方式以及種類舉例介紹了。晶體管制造和生產(chǎn)技術(shù)的進(jìn)步使得計(jì)算機(jī)的成本降低并不斷普及，使人類社會(huì)信息化的腳步加快，節(jié)省了大量的人力、物力。今天的許多生產(chǎn)活動(dòng)都是人類通過各種工具間接完成的。可以說，晶體管的發(fā)展進(jìn)步加快了人類文明的進(jìn)步。
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