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電晶體

電晶體(英語:transistor),早期音譯為穿細絲體,是一種類似於閥門的固態半導體元件,可以用於放大、開關、穩壓、訊號調變和許多其他功能。在1947年,由約翰·巴丁、沃爾特·布拉頓和威廉·肖克利所發明。當時巴丁、布拉頓主要發明半導體三極體;肖克利則是發明PN二極體,他們因為半導體及電晶體效應的研究獲得1956年諾貝爾物理獎。

電晶體由半導體材料組成,至少有三個對外端點(稱為極),(C)集極、(E)射極、(B)基極,其中(B)基極是控制極,另外兩個端點之間的伏安特性關係是受到控制極的非線性電阻關係。電晶體基於輸入的電流或電壓,改變輸出端的阻抗,從而控制通過輸出端的電流,因此電晶體可以作為電流開關,而因為電晶體輸出信號的功率可以大於輸入信號的功率,因此電晶體可以作為電子放大器。

運用及分類

電晶體主要分為兩大類:雙極性電晶體(BJT)和場效應電晶體(FET

電晶體一般都有三個極,其中一極兼任輸入及輸出端子,(B)基極不能做輸出,(C)集極不能做輸入之外,其餘兩個極組成輸入及輸出對。 電晶體之所以有如此多用途在於其訊號放大能力,當微細訊號加於其中的一對極時便能控制在另一對極較大的訊號,這特性叫增益。

當電晶體於線性工作時,輸出的訊號與輸入的訊息成比例,這時電晶體就成了一放大器。這是在類比電路中的常用方式,例如電子放大器、音頻放大器、射頻放大器、穩壓電路;

當電晶體的輸出不是完全關閉就是完全導通時,這時電晶體便是被用作開關使用。這種方式主要用於數位電路,例如數位電路包括邏輯閘、隨機存取記憶體(RAM)和微處理器。另外在開關電源中,電晶體也是以這種方式工作。

而以何種形式工作,主要取決於電晶體的特性及外部電路的設計。

雙極性電晶體的三個極,射極(Emitter)、基極(Base)和集極(Collector[2]:31; 射極到基極的微小電流,會使得射極到集極之間的阻抗改變,從而改變流經的電流[2]:31

場效應電晶體的三個極,源極(Source)、閘(柵)極(Gate)和汲極(Drain[2]:41 在閘極與源極之間施加電壓能夠改變源極與汲極之間的阻抗,從而控制源極和汲極之間的電流。

電晶體因為有三種極性,所以也有三種的使用方式,分別是射極接地(又稱共射放大、CE組態)、基極接地(又稱共基放大、CB組態)和集極接地(又稱共集放大、CC組態、射極隨隅器)[2]:37-39

電晶體在應用上有許多要注意的最大額定值,例如最大電壓、最大電流、最大功率。若在超額的狀態下使用,會破壞電晶體內部的結構。每種型號的電晶體還有像是直流放大率hFENF噪訊比等特性,可以藉由電晶體規格表得知。


►類型

BJT PNP symbol.svg PNP JFET P-Channel Labelled.svg P-溝道
BJT NPN symbol.svg NPN JFET N-Channel Labelled.svg N-溝道
BJT   JFET  

BJT及JFET符號

JFET P-Channel Labelled.svg IGFET P-Ch Enh Labelled.svg IGFET P-Ch Enh Labelled simplified.svg IGFET P-Ch Dep Labelled.svg P-溝道
JFET N-Channel Labelled.svg IGFET N-Ch Enh Labelled.svg IGFET N-Ch Enh Labelled simplified.svg IGFET N-Ch Dep Labelled.svg N-溝道
JFET MOSFET enh MOSFET dep

JFET MOSFET符號

 


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