晶體管原理及應用

晶體管全稱雙極型三極管（Bipolar junction transistor，BJT）又稱晶體三極管

，簡稱三極管，是一種固體半導體器件，可用於檢波、整流、放大
、開關、穩壓
、信號調製等。晶體管作為一種可變開關。基於輸入的電壓，控製流出的電流，因此晶體管可用作電流的開關。和一般機械開關（如Relay、switch）不同的是：晶體管是利用電訊號來控製

，而且開關速度非常快
，在實驗室中的切換速度可達100吉赫茲以上。

 

 

晶(jing)體(ti)管(guan)是(shi)半(ban)導(dao)體(ti)器(qi)件(jian)
，它(ta)既(ji)可(ke)以(yi)用(yong)作(zuo)電(dian)控(kong)製(zhi)的(de)開(kai)關(guan)，也(ye)可(ke)以(yi)用(yong)作(zuo)放(fang)大(da)器(qi)。晶(jing)體(ti)管(guan)的(de)優(you)點(dian)是(shi)以(yi)類(lei)似(si)水(shui)龍(long)頭(tou)控(kong)製(zhi)水(shui)流(liu)的(de)方(fang)式(shi)控(kong)製(zhi)電(dian)流(liu)。調(tiao)整(zheng)水(shui)龍(long)頭(tou)的(de)旋(xuan)鈕(niu)可(ke)以(yi)控(kong)製(zhi)水(shui)流(liu)。利(li)用(yong)加(jia)在(zai)晶(jing)體(ti)管(guan)一(yi)個(ge)控(kong)製(zhi)端(duan)的(de)小(xiao)電(dian)壓(ya)或(huo)小(xiao)電(dian)流(liu)可(ke)以(yi)控(kong)製(zhi)通(tong)過(guo)晶(jing)體(ti)管(guan)另(ling)兩(liang)端(duan)的(de)大(da)電(dian)流(liu)。晶(jing)體(ti)管(guan)應(ying)用(yong)於(yu)幾(ji)乎(hu)所(suo)有(you)你(ni)能(neng)夠(gou)想(xiang)到(dao)的(de)電(dian)路(lu)中(zhong)。例(li)如(ru)，可(ke)以(yi)在(zai)開(kai)關(guan)電(dian)路(lu)、放大器電路
、振蕩器電路
、電流源電路、穩壓器電路、電源電路、數字邏輯集成電路中見到晶體管。幾乎所有的電路中晶體管都是用小信號控製大電流。

 

計算技術界的重大突破：1nm晶體管誕生

據(ju)外(wai)媒(mei)報(bao)道(dao)
，沉(chen)寂(ji)已(yi)久(jiu)的(de)計(ji)算(suan)技(ji)術(shu)界(jie)迎(ying)來(lai)了(le)一(yi)個(ge)大(da)新(xin)聞(wen)。勞(lao)倫(lun)斯(si)伯(bo)克(ke)利(li)國(guo)家(jia)實(shi)驗(yan)室(shi)的(de)一(yi)個(ge)團(tuan)隊(dui)打(da)破(po)了(le)物(wu)理(li)極(ji)限(xian)
，將(jiang)現(xian)有(you)的(de)最(zui)精(jing)尖(jian)的(de)晶(jing)體(ti)管(guan)製(zhi)程(cheng)從(cong)14nm縮減到了1nm，完成了計算技術界的一大突破！jingtiguandezhichengdaxiaoyizhishijisuanjishujinbudeyingzhibiao。jingtiguanyuexiao，tongyangtijidexinpianshangjiunengjichenggengduo，zheyangyilaichuliqidexingnenghegonghaodounenghuihuodejudajinbu。

 

多年以來，技術的發展都在遵循摩爾定律。即當價格不變時
，集成電路上可容納的元器件的數目約每隔18－24個月便會增加一倍，性能也將提升一倍。不過放眼未來
，摩爾定律開始有些失靈了
，因為從芯片的製造來看，7nm就jiu是shi物wu理li極ji限xian。一yi旦dan晶jing體ti管guan大da小xiao低di於yu這zhe一yi數shu字zi
，它ta們men在zai物wu理li形xing態tai上shang就jiu會hui非fei常chang集ji中zhong

，以yi至zhi於yu產chan生sheng量liang子zi隧sui穿chuan效xiao應ying
，為wei芯xin片pian製zhi造zao帶dai來lai巨ju大da挑tiao戰zhan。

 

此前，英特爾等芯片巨頭表示它們將尋找能替代矽的新原料來製作7nm晶體管
，而現在勞倫斯伯克利國家實驗室走在了前麵。它們的1nm晶(jing)體(ti)管(guan)由(you)納(na)米(mi)碳(tan)管(guan)和(he)二(er)硫(liu)化(hua)鉬(mu)製(zhi)作(zuo)而(er)成(cheng)
，二(er)硫(liu)化(hua)鉬(mu)將(jiang)擔(dan)起(qi)原(yuan)本(ben)半(ban)導(dao)體(ti)的(de)職(zhi)責(ze)
，而(er)納(na)米(mi)碳(tan)管(guan)則(ze)負(fu)責(ze)控(kong)製(zhi)邏(luo)輯(ji)門(men)中(zhong)電(dian)子(zi)的(de)流(liu)向(xiang)。眼(yan)下(xia)這(zhe)一(yi)研(yan)究(jiu)還(hai)停(ting)留(liu)在(zai)初(chu)級(ji)階(jie)段(duan)，畢(bi)竟(jing)在(zai)14nm的製程下一個模具上就有超過10億個晶體管，而要將晶體管縮小到1nm，大規模量產的困難有些過於巨大。不過這一研究依然具有非常重要的指導意義，新材料的發現未來將大大提升電腦的計算能力。