晶体管分类及应用
摘要
晶体管是现代电子设备制造的基础,广泛出现在现代电子系统中。

晶体管为电子领域带来了革命性的变化,使得电子设备体积更小、成本更低、更加高效。

本文归纳了晶体管的分类以及各类晶体管在一些场景下的应用。

正文
一、绪论
晶体管是几乎所有现代电子产品中的关键活动组件,被许多人看作20世纪最伟大的发明之一。

现代的半导体器件可以被大批量自动化生产,因此每个晶体管的的成本都很低廉。

晶体管的低成本,灵活性和可靠性使其成为无处不在的器件。

晶体管机电一体化电路已经成为机电设备控制设备来控制机器。

相比于机械控制系统,微控制器和计算机程序用于控制系统显得更加便捷。

二、分类
1）按材料
锗晶体管: 1948年锗晶体管出现后,固态电子器件的应用开始。

最早在1941年,锗二极管开始取代了电子装置里的真空管。

但是锗晶体管有一个重大缺点,易产生热失控。

硅晶体管:硅的电子特性比锗优越,但是所需的纯度高,取代锗晶体管。

化合物半导体砷化镓晶体管:砷化镓拥有一些比硅还要好的电子特性,如高的饱和电子速率及高的电子迁移率。

在高速器件中,化合物晶体管是一个不错的选择。

用砷化镓制造的化合物晶体管可以达到很高的工作频率,原因在于化合物砷化镓的电子迁移率是单质硅的5倍。

碳化硅晶体管
硅锗合金晶体管：在CMOS工艺方面，SiGe工艺的成本和硅工艺相当，但在异质结技术方面，SiGe工艺的成本比砷化镓工艺还要低。

SiGe材料可让异质结双极性晶体管整合进CMOS逻辑集成电路，达成混合信号电路的功能。

石墨烯晶体管等。

2）按结构
BJT、JFET、IGFET (MOSFET)、IGBT等。

3）按电极性
n–p–n及p–n–p（BJT），N沟道及P沟道（FET）。

4）按最大额定功率
低功率晶体管、中功率晶体管及高功率晶体管。

5）按最大工作频率
低频晶体管、中频晶体管、高频晶体管、无线电频率（RF）晶体管、微波频率晶体管。

6）按应用类型
开关晶体管、泛用晶体管、音频晶体管、高压晶体管等。

7）按封装技术
插入式金属封装或塑胶封装、表面黏着技术、球栅阵列封装、功率晶体等。

8）按增益系数
hfe、βF或gm（跨导）等。

三、应用
双极结型晶体管（BJT）
双极性晶体管可放大信号,并应用在功率控制和模拟信号处理等领域。

使用双极性晶体管可通过已知的基极-发射极的偏置电压和其温度、电流关系来测量温度。

现在人们不断认识到能源问题,而场效应管技术由于功耗更低,在数字集成电路中逐渐成为主流,双极性晶体管的使用相对较少。

相比于金属氧化物半导体场效应晶体管,双极性晶体管提供了一定的跨导和输出电阻,在功率控制等方面能力突出,并具有高速和耐久的特性。

因此,双极性晶体管仍在模拟电路中占据重要位置,特别是高频应用电路的重要配件。

可将MOSFET用BiCMOS技术和双极性
晶体管合并在一块集成电路上,这样就可以充分利用两者的优点。

异质结双极晶体管：频率高，在现代超快和RF电路中很常见。

达林顿晶体管：连接在一起的两个BJT，以提供等于两个晶体管的电流增益的乘积的高电流增益。

功率二极管：通常根据具体的用途连接在特定的端子之间。

IGBT：适用于重型工业应用。

多发射极晶体管：用于晶体管- 晶体管逻辑和集成电流镜。

多基极晶体管：用于在噪声环境中以扩增非常低的电平信号。

场效应晶体管（JFET）
结型场效应管在频率一千赫以下与双极性晶体管相比噪声小得多。

在高频时,若源电阻高于约一百千欧姆至一兆欧姆,结型场效应管就更有效。

结型场效应管可以被用来做恒流集成二极管或者定值电阻、在低频和高频中用来调节信号电压、在信号强度高的情况下用作混频器以及用作逆向电流低的信号二极管。

浮动栅极晶体管：用于非易失性存储。

离子敏感场效应晶体管（IFSET）：测量溶液中的离子浓度。

电解质- 氧化物- 半导体场效应晶体管（EOSFET）：神经芯片。

结语
晶体管制造和生产技术的进步使得计算机的成本降低并不断普及，使人类社会信息化的脚步加快，节省了大量的人力、物力。

今天的许多生产活动都是人类通过各种工具间接完成的。

可以说，晶体管的发展进步加快了人类文明的进步。