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

juwaimeibaodao，chenjiyijiudejisuanjishujieyinglaileyigedaxinwen。laolunsibokeliguojiashiyanshideyigetuanduidapolewulijixian，jiangxianyoudezuijingjiandejingtiguanzhichengcong14nm縮減到了1nm，完成了計算技術界的一大突破！晶jing體ti管guan的de製zhi程cheng大da小xiao一yi直zhi是shi計ji算suan技ji術shu進jin步bu的de硬ying指zhi標biao。晶jing體ti管guan越yue小xiao，同tong樣yang體ti積ji的de芯xin片pian上shang就jiu能neng集ji成cheng更geng多duo

，這zhe樣yang一yi來lai處chu理li器qi的de性xing能neng和he功gong耗hao都dou能neng會hui獲huo得de巨ju大da進jin步bu。

 

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。