双极性晶体管的发展应用
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发布时间:2022-05-01 01:32
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时间:2022-06-21 23:18
1947年12月,贝尔实验室的约翰·巴丁、沃尔特·豪泽·布喇顿在威廉·肖克利的指导下共同发明了点接触形式的双极性晶体管。1948年,肖克利发明了采用结型构造的双极性晶体管。在其后的大约三十年时间内,这种器件是制造分立元件电路和集成电路的不二选择。
早期的晶体管是由锗制造的。在1950年代和1960年代,锗晶体管的使用多于硅晶体管。相对于硅晶体管,锗晶体管的截止电压更小,通常约0.2伏特,这使得锗晶体管适用于某些应用场合。在晶体管的早期历史中,曾有多种双极性晶体管的制造方法被开发出来。
锗晶体管的一个主要缺点是它容易产生热失控。由于锗的禁带宽度较窄,并且要稳定工作则要求的温度相对硅半导体更严,因此大多数现代的双极性晶体管是由硅制造的。采用硅材料的另一个重要原因是硅在地球上的储量比锗丰富得多(仅次于氧)。
后来,人们也开始使用以砷化镓为代表的化合物来制造半导体晶体管。砷化镓的电子迁移率为硅的5倍,用它制造的晶体管能够达到较高的工作频率。此外,砷化镓热导率较低,有利于高温下进行的加工。化合物晶体管通常可以应用于高速器件。
双极性晶体管能够提供信号放大,它在功率控制、模拟信号处理等领域有所应用。此外,由于基极-发射极偏置电压与温度、电流的关系已知,双极性晶体管还可以被用来测量温度。根据基极-发射极电压与基极-发射极和集电极-发射极电流的对数关系,双极性晶体管也能被用来计算对数或求自然对数的幂指数。
随着人们对于能源问题的认识不断加深,场效应管(如CMOS)技术凭借更低的功耗,在数字集成电路中逐渐成为主流,双极性晶体管在集成电路中的使用由此逐渐变少。但是应当看到,即使在现代的集成电路中,双极性晶体管依然是一种重要的器件,市场上仍有大量种类齐全、价格低廉的晶体管产品可供选择。与金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET,它是场效应管的一种,另一种为结型场效应管)相比,双极性晶体管能提供较高的跨导和输出电阻,并具有高速、耐久的特性,在功率控制方面能力突出。因此,双极性晶体管依旧是组成模拟电路,尤其是甚高频应用电路(如无线通信系统中的射频电路)的重要配件。双极性晶体管可以通过BiCMOS技术与和MOSFET制作在一块集成电路上,这样就可以充分利用两者的优点(如双极性晶体管的电流放大能力和场效应管的低功耗特点)
双极性晶体管的发展应用
双极性晶体管能够提供信号放大,它在功率控制、模拟信号处理等领域有所应用。此外,由于基极-发射极偏置电压与温度、电流的关系已知,双极性晶体管还可以被用来测量温度。根据基极-发射极电压与基极-发射极和集电极-发射极电流的对数关系,双极性晶体管也能被用来计算对数或求自然对数的幂指数。随着人们对于...
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