晶體管簡介

　　晶體管，英文名稱為transistor，泛指一切以半導體材料為基礎的單一元件，如二極管、三極管、場效應管等等。晶體管具有整流、檢波、放大、穩壓、開關等多種功能，具有響應速度快、精度高等特點，是規范化操作手機、平板等現代電子電路的基本構建模塊，目前已有著廣泛的應用。

　　晶體管的分類

　　晶體管泛指所有半導體器件，包含N多種類，因此其也具有多種不同的分類方式。晶體管根據使用材料的不同可分為硅材料晶體管和鍺材料晶體管;根據極性的不同可分為NPN型晶體管和PNP型晶體管;根據結構和制造工藝的不同可分為擴散型晶體管、合金型晶體管和平面型晶體管;其還可根據電流容量的不同、工作頻率的不同、封裝結構的不同等分類方式分為不同的種類。但晶體管多指晶體三極管，主要分為雙極性晶體管（BJT）和場效應晶體管（FET），接下來我們就以BJT和FET為例來講述晶體管的工作原理。

　　場效應晶體管

　　場效應晶體管（fieldeffecttransistor）利用場效應原理工作的晶體管，英文簡稱FET。場效應晶體管又包含兩種主要類型：結型場效應管（JunctionFET，縮寫為JFET）和金屬-氧化物半導體場效應管（Metal-OxideSemiconductorFET，縮寫為MOS-FET）。與BJT不同的是，FET只由一種載流子（多數載流子）參與導電，因此也稱為單極型晶體管。它屬于電壓控制型半導體器件，具有輸入電阻高、噪聲小、功耗低、動態范圍大、易于集成、沒有二次擊穿現象、安全工作區域寬等優點。

　　場效應就是改變外加垂直于半導體表面上電場的方向或大小，以控制半導體導電層（溝道）中多數載流子的密度或類型。它是由電壓調制溝道中的電流，其工作電流是由半導體中的多數載流子輸運。這類只有一種極性載流子參加導電的晶體管又稱單極型晶體管。與雙極型晶體管相比，場效應晶體管具有輸入阻抗高、噪聲小、極限頻率高、功耗小，制造工藝簡單、溫度特性好等特點，廣泛應用于各種放大電路、數字電路和微波電路等。以硅材料為基礎的金屬0-氧化物-半導體場效應管（MOSFET）和以砷化鎵材料為基礎的肖特基勢壘柵場效應管（MESFET）是兩種最重要的場效應晶體管，分別為MOS大規模集成電路和MES超高速集成電路的基礎器件。

　　晶體管的重要性及作用

　　晶體管（transistor）是一種固體半導體器件，可以用于檢波、整流、放大、開關、穩壓、信號調制和許多其它功能。晶體管作為一種可變開關，基于輸入的電壓，控制流出的電流，因此晶體管可做為電流的開關，和一般機械開關（如Relay、switch）不同處在于晶體管是利用電訊號來控制，而且開關速度可以非常之快，在實驗室中的切換速度可達100GHz以上。

　　半導體三極管，是內部含有兩個PN結，外部通常為三個引出電極的半導體器件。它對電信號有放大和開關等作用，應用十分廣泛。輸入級和輸出級都采用晶體管的邏輯電路，叫做晶體管－晶體管邏輯電路，書刊和實用中都簡稱為TTL電路，它屬于半導體集成電路的一種，其中用得最普遍的是TTL與非門。TTL與非門是將若干個晶體管和電阻元件組成的電路系統集中制造在一塊很小的硅片上，封裝成一個獨立的元件。半導體三極管［fontcolor=#000000］是電路中［/font］應用最廣泛的器件之一，在電路中用“V”或“VT”（舊文字符號為“Q”、“GB”等）表示。

　　半導體三極管主要分為兩大類：雙極性晶體管（BJT）和場效應晶體管（FET）。晶體管有三個極；雙極性晶體管的三個極，分別由N型跟P型組成發射極（Emitter）、基極（Base）和集電極（Collector）；場效應晶體管的三個極，分別是源極（Source）、柵極（Gate）和漏極（Drain）。晶體管因為有三種極性，所以也有三種的使用方式，分別是發射極接地（又稱共射放大、CE組態）、基極接地（又稱路最常用的用途應該是屬于訊號放大這一方面，其次是阻抗匹配、訊號轉換……等，晶體管在電路中是個很重要的組件，許多精密的組件主要都是由晶體管制成的。

　　晶體管被認為是現代歷史中最偉大的發明之一，在重要性方面可以與印刷術，汽車和電話等發明相提并論。晶體管實際上是所有現代電器的關鍵活動（active）元件。晶體管在當今社會的重要性，主要是因為晶體管可以使用高度自動化的過程，進行大規模生產的能力，因而可以不可思議地達到極低的單位成本。

　　雖然數以百萬計的單體晶體管還在使用，但是絕大多數的晶體管是和電阻、電容一起被裝配在微芯片（芯片）上以制造完整的電路。模擬的或數字的或者這兩者被集成在同一塊芯片上。設計和開發一個復雜芯片的成本是相當高的，但是當分攤到通常百萬個生產單位上，每個芯片的價格就是最小的。一個邏輯門包含20個晶體管，而2005年一個高級的微處理器使用的晶體管數量達2.89億個。

　　晶體管的低成本、靈活性和可靠性使得其成為非機械任務的通用器件，例如數字計算。在控制電器和機械方面，晶體管電路也正在取代電機設備，因為它通常是更便宜、更有效地，僅僅使用標準集成電路并編寫計算機程序來完成同樣的機械任務，使用電子控制，而不是設計一個等效的機械控制。

　　因為晶體管的低成本和后來的電子計算機、數字化信息的浪潮來到了。由于計算機提供快速的查找、分類和處理數字信息的能力，在信息數字化方面投入了越來越多的精力。今天的許多媒體是通過電子形式發布的，最終通過計算機轉化和呈現為模擬形式。受到數字化革命影響的領域包括電視、廣播和報紙。

　　晶體管工作原理

　　晶體管內部的工作原理很簡單，如圖1.4所示，對基極PS2707-1與發射極之間流過的電流進行不斷地監視，并控制集電極發射極間電流源使基極一發射極間電流的數十至數百倍（依晶體管的種類而異）的電流流在集電極與發射極之間。就是說，晶體管是用基極電流來控制集電極一發射極電流的器件。

　　從外部來看，因為在基極輸入的電流被變大而出現在集電極、發射極端上，所以可看成將輸入信號進行了放大。

　　在實際的晶體管雖然有數千個品種，然而只是在最大規格、電特性和外形等方面有所不同。無論哪種晶體管都只進行圖1.4那樣的單純工作。

　　那么，在電路內接入晶體管使它進行放大工作（即使晶體管工作），如何做才好呢？

　　由圖1.4可知，因為晶體管是將基極與發射極間流動的電流檢測出來，進而控制集電極一發射極間電流的器件，所以只要使電流在基極與發射極之間流動，它就工作。也就是說，設計一種外部電路使基極一發射極間電流流動就可以了。

　　晶體管可以這樣理解，如圖1.5所示，在晶體，管基極一發射間加入了二極管。當晶體管進行工作（基極一發射極間電流流動）時，基極一發射極間的壓降與二極管的正向壓降相同，為0.6～0.7V。

　　晶體管檢測方法

　　1.普通達林頓管的檢測

　　普通達林頓管內部由兩只或多只晶體管的集電極連接在一起復合而成，其基極b與發射極e之間包含多個發射結。檢測時可使用萬用表的R×1kΩ或R×10kΩ檔來測量。

　　測量達林頓管各電極之間的正、反向電阻值。正常時，集電極c與基極b之間的正向電阻值（測NPN管時，黑表筆接基極b;測PNP管時，黑表筆接集電極c）與普通硅晶體管集電結的正向電阻值相近，為3～10kΩ，反向電阻值為無窮大。而發射極e與基極b之間的正向電阻值（測NPN管時，黑表筆接基極b;測PNP管時，黑表筆接發射極e）是集電極c與基極b之間正向電阻值的2～3倍，反向電阻值為無窮大。集電極c與發射極e之間的正、反向電阻值均應接近無窮大。若測得達林頓管的c、e極間的正、反向電阻值或b、e極、b、c極之間的正、反向電阻值均接近0，則說明該管已擊穿損壞。若測得達林頓管的b、e極b、c極之間的正、反向電阻值為無窮大，則說明該管已開路損壞。

　　2.大功率達林頓管的檢測

　　大功率達林頓在普通達林頓管的基礎上增加了由續流二極管和泄放電阻組成的保護電路，在測量時應注意這些元器件對測量數據的影響。

　　用萬用表R×1kΩ或R×10kΩ檔，測量達林頓管集電結（集電極c與基極b之間）的正、反向電阻值。正常時，正向電阻值（NPN管的基極接黑表筆時）應較小，為1～10kΩ，反向電阻值應接近無窮大。若測得集電結的正、反向電阻值均很小或均為無窮大，則說明該管已擊穿短路或開路損壞。

　　用萬用表R×100Ω檔，測量達林頓管發射極e與基極b之間的正、反向電阻值，正常值均為幾百歐姆至幾千歐姆（具體數據根據b、e極之間兩只電阻器的阻值不同而有所差異。例如：BU932R、MJ10025等型號大功率達林頓管b、e極之間的正、反向電阻值均為600Ω左右），若測得阻值為0或為無窮大，則說明被測管已損壞。

　　用萬用表R×lkΩ或R×10kΩ檔，測量達林頓管發射極e與集電極c之間的正、反向電阻值。正常時，正向電阻值（測NPN管時，黑表筆接發射極e，紅表筆接集電極c;測PNP管時，黑表筆接集電極c，紅表筆接發射極e）應為5～15kΩ（BU932R為7kΩ），反向電阻值應為無窮大，否則是該管的c、e極（或二極管）擊穿或開路損壞。