Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Разборные дискретные транзисторы. Пакеты по порядку сверху вниз: ТО-3 , ТО-126 , ТО-92 , СОТ-23 .
Полевой транзистор металл-оксид-полупроводник (MOSFET) с выводами затвора (G), корпуса (B), истока (S) и стока (D). Ворота отделены от корпуса изоляционным слоем (розового цвета).

Транзистор представляет собой полупроводниковое устройство , используемое для усиления или переключений электронных сигналов и электроэнергии . Транзисторы - один из основных строительных блоков современной электроники . [1] Он состоит из полупроводникового материала, как правило, с тремя выводами для подключения к внешней цепи. Напряжения или токаприложенный к одной паре выводов транзистора, контролирует ток через другую пару выводов. Поскольку управляемая (выходная) мощность может быть выше управляющей (входной) мощности, транзистор может усиливать сигнал. Сегодня некоторые транзисторы упаковываются индивидуально, но гораздо больше встроено в интегральные схемы .

Австро-венгерский физик Юлиус Эдгар Лилиенфельд предложил концепцию полевого транзистора в 1926 году, но в то время было невозможно построить работающее устройство. [2] Первым рабочим устройством, которое было создано, был точечный транзистор, изобретенный в 1947 году американскими физиками Джоном Бардином и Уолтером Браттейном, когда они работали под руководством Уильяма Шокли в Bell Labs . Эти трое разделили Нобелевскую премию по физике 1956 года за свои достижения. [3] Наиболее широко используемым типом транзисторов является полевой транзистор металл-оксид-полупроводник.(МОП - транзистор), который был изобретен Mohamed Atalla и Давоном Кангом в Bell Labs в 1959 году [4] [5] [6] Транзисторы революция в области электроники, и открыли путь для меньших и более дешевых радиоприемников , калькуляторов и компьютеров , среди прочего.

Большинство транзисторов изготовлено из очень чистого кремния , а некоторые из германия , но иногда используются некоторые другие полупроводниковые материалы. Транзистор может иметь носитель заряда только одного типа, в полевом транзисторе, или может иметь два типа носителей заряда в устройствах с биполярным переходом . По сравнению с вакуумной лампой транзисторы, как правило, меньше и требуют меньше энергии для работы. Некоторые электронные лампы имеют преимущества перед транзисторами при очень высоких рабочих частотах или высоких рабочих напряжениях. Многие типы транзисторов изготавливаются по стандартизованным спецификациям несколькими производителями.

История [ править ]

Юлиус Эдгар Лилиенфельд предложил концепцию полевого транзистора в 1925 году.

Термоэлектронной триод , вакуумная трубка изобретен в 1907 году, позволило усиленный радио технологии и междугородной телефонной связи . Однако триод был хрупким устройством, потребляющим значительное количество энергии. В 1909 году физик Уильям Эклс открыл генератор на кристаллическом диоде. [7] Австро-венгерский физик Юлиус Эдгар Лилиенфельд подал патент на полевой транзистор (FET) в Канаде в 1925 году [8], который должен был стать твердотельной заменой триода. [9] [10]Лилиенфельд также зарегистрировал идентичные патенты в Соединенных Штатах в 1926 [11] и 1928 годах. [12] [13] Однако Лилиенфельд не публиковал никаких исследовательских статей о своих устройствах, и в его патентах не приводились какие-либо конкретные примеры работающего прототипа. Поскольку до производства высококачественных полупроводниковых материалов оставалось еще несколько десятилетий, идеи твердотельных усилителей Лилиенфельда не нашли бы практического применения в 1920-х и 1930-х годах, даже если бы такое устройство было построено. [14] В 1934 году немецкий изобретатель Оскар Хайль запатентовал аналогичное устройство в Европе. [15]

Биполярные транзисторы [ править ]

Джон Бардин , Уильям Шокли и Уолтер Браттейн из Bell Labs в 1948 году. Они изобрели точечный транзистор в 1947 году и биполярный переходной транзистор в 1948 году.
Точная копия первого работающего транзистора, точечный транзистор, изобретенный в 1947 году.

С 17 ноября 1947 года по 23 декабря 1947 года , Джон Бардин и Уолтер Браттейн в AT & T «s Bell Labs в Мюррей - Хилл, штат Нью - Джерси , провели эксперименты и наблюдали , что , когда две точки контакта золота были применены к кристаллу германия , сигнал был произведен с выходной мощностью больше входной. [16] Руководитель группы по физике твердого тела Уильям Шокли увидел в этом потенциал и в течение следующих нескольких месяцев работал над значительным расширением знаний о полупроводниках. Термин транзистор был придуман Джоном Р. Пирсом как сокращение от термина " трансрезистентность".. [17] [18] [19] По словам Лилиан Ходдесон и Вики Дэйч, авторов биографии Джона Бардина, Шокли предложил, чтобы первый патент Bell Labs на транзистор был основан на полевом эффекте и назвал его как изобретатель. Обнаружив патенты Лилиенфельда, которые ушли в безвестность несколькими годами ранее, юристы Bell Labs посоветовали не соглашаться с предложением Шокли, поскольку идея полевого транзистора, использующего электрическое поле в качестве «сетки», не нова. Вместо этого в 1947 году Бардин, Браттейн и Шокли изобрели первый транзистор с точечным контактом . [14] В знак признания этого достижения Шокли, Бардин и Браттейн были совместно удостоены Нобелевской премии по физике 1956 года.«За исследования полупроводников и открытие транзисторного эффекта». [20] [21]

Исследовательская группа Шокли первоначально пыталась создать полевой транзистор (FET), пытаясь модулировать проводимость полупроводника , но безуспешно, в основном из-за проблем с поверхностными состояниями , оборванной связью и материалами соединений германия и меди. . В ходе попыток понять загадочные причины того, что им не удалось создать работающий полевой транзистор, они вместо этого изобрели биполярные точечные и переходные транзисторы . [22] [23]

Герберт Матаре в 1950 году. Он независимо изобрел точечный транзистор в июне 1948 года.

В 1948 году точечный транзистор был независимо изобретен немецкими физиками Гербертом Матаре и Генрихом Велкером, когда они работали в Compagnie des Freins et Signaux , дочерней компании Westinghouse, расположенной в Париже . Матаре ранее имел опыт разработки кристаллических выпрямителей из кремния и германия в немецких радиолокационных станциях во время Второй мировой войны.. Используя эти знания, он начал исследовать явление «интерференции» в 1947 году. К июню 1948 года, наблюдая токи, протекающие через точечные контакты, Матаре получил последовательные результаты, используя образцы германия, произведенные Велкером, аналогично тому, что Бардин и Браттейн достигли ранее в Декабрь 1947 г. Понимая, что ученые Bell Labs уже изобрели транзистор до них, компания поспешила осуществить его «переход» в производство для усиленного использования в телефонной сети Франции и 13 августа 1948 г. подала свою первую заявку на патент на транзистор [24]. ] [25] [26]

Первые биполярные транзисторы с переходом были изобретены Уильямом Шокли из Bell Labs, который подал заявку на патент (2569347) 26 июня 1948 года. 12 апреля 1950 года химики Bell Labs Гордон Тил и Морган Спаркс успешно создали работающий усилитель биполярного NPN перехода. германиевый транзистор. Bell Labs объявила об открытии этого нового транзистора типа «сэндвич» в пресс-релизе 4 июля 1951 года. [27] [28]

Поверхностно-барьерный транзистор Philco разработан и произведен в 1953 году.

Первым высокочастотным транзистором был германиевый транзистор с поверхностным барьером, разработанный Philco в 1953 году и способный работать на частоте до 60 МГц . [29] Они были сделаны путем травления углублений в германиевой основе N-типа с обеих сторон струями сульфата индия (III) до толщины в несколько десятитысячных дюйма. Индий, нанесенный гальваническим способом в углубления, образовал коллектор и эмиттер. [30] [31]

Первый «прототип» карманного транзисторного радиоприемника был продемонстрирован INTERMETALL (компания, основанная Гербертом Матаре в 1952 году) на Internationale Funkausstellung Düsseldorf между 29 августа 1953 года и 6 сентября 1953 года. [32] [33] Первый «производственный» карманный компьютер. Транзисторный радиоприемник - Regency TR-1 , выпущенный в октябре 1954 года. [21] Произведен как совместное предприятие Regency Division of Industrial Development Engineering Associates, IDEA и Texas Instruments.из Далласа, штат Техас, TR-1 производился в Индианаполисе, штат Индиана. Это был почти карманный радиоприемник с четырьмя транзисторами и одним германиевым диодом. Промышленный дизайн был передан чикагской фирме Painter, Teague and Petertil. Первоначально он был выпущен в одном из шести разных цветов: черный, слоновая кость, красный мандарин, серый, красное дерево и оливково-зеленый. Вскоре должны были появиться и другие цвета. [34] [35] [36]

Первый "серийный" полностью транзисторный автомобильный радиоприемник был разработан корпорациями Chrysler и Philco, и о нем было объявлено в выпуске Wall Street Journal от 28 апреля 1955 года. Компания Chrysler выпустила полностью транзисторную автомобильную радиостанцию ​​Mopar model 914HR, доступную в качестве опции, начиная с осени 1955 года для своей новой линейки автомобилей Chrysler и Imperial 1956 года, которые впервые поступили в автосалоны 21 октября 1955 года [37] [38 ]. ] [39]

Sony TR-63, выпущенный в 1957 году, был первым серийно транзисторные радиоприемники, что приводит к проникновению на массовый рынок транзисторных радиоприемников. [40] К середине 1960-х TR-63 продал семь миллионов единиц по всему миру. [41] Успех Sony с транзисторными радиоприемниками привел к тому, что транзисторы заменили электронные лампы в качестве доминирующей электронной технологии в конце 1950-х годов. [42]

Первый рабочий кремниевый транзистор был разработан в Bell Labs 26 января 1954 года Моррисом Таненбаумом . Первый коммерческий кремниевый транзистор был произведен компанией Texas Instruments в 1954 году. Это была работа Гордона Тила , специалиста по выращиванию кристаллов высокой чистоты, который ранее работал в Bell Labs. [43] [44] [45]

MOSFET (МОП-транзистор) [ править ]

Мохамед Аталла (слева) и Давон Канг (справа) изобрели МОП-транзистор (МОП-транзистор) в Bell Labs в 1959 году.

Полупроводниковые компании первоначально сосредоточились на переходных транзисторах в первые годы полупроводниковой промышленности . Однако соединительный транзистор был относительно громоздким устройством, которое было трудно производить в серийном производстве , что ограничивало его использование в нескольких специализированных областях. Полевые транзисторы (FET) теоретизировались как потенциальная альтернатива переходным транзисторам, но исследователи не смогли заставить полевые транзисторы работать должным образом, в основном из-за проблемного барьера поверхностного состояния, который не позволял внешнему электрическому полю проникать в материал. [46]

В 1950-х годах египетский инженер Мохамед Аталла исследовал поверхностные свойства кремниевых полупроводников в Bell Labs, где он предложил новый метод изготовления полупроводниковых устройств , покрывая кремниевую пластину изолирующим слоем оксида кремния, чтобы электричество могло надежно проникать в проводящие провода. кремний внизу, преодолевая поверхностные состояния, препятствующие проникновению электричества в полупроводниковый слой. Это известно как пассивация поверхности , метод, который стал критически важным для полупроводниковой промышленности, поскольку позже он сделал возможным массовое производство кремниевых интегральных схем . [47][48] Он представил свои открытия в 1957 году. [49] Основываясь на своем методе пассивации поверхности, он разработал процесс металл-оксид-полупроводник (МОП). [47] Он предложил использовать процесс МОП для создания первого работающего кремниевого полевого транзистора, над созданием которого он начал работать с помощью своего корейского коллеги Давона Канга . [47]

Металл-оксид-полупроводник полевой транзистор (MOSFET), также известный как МОП - транзистор, был изобретен Mohamed Atalla и Давоном Кангом в 1959 году [4] [5] МОП - транзистор был первым по- настоящему компактным транзистора , который может быть уменьшен и выпускаются серийно для широкого спектра применений. [46] Благодаря высокой масштабируемости , [50] и гораздо более низкому энергопотреблению и более высокой плотности, чем у транзисторов с биполярным переходом, [51] MOSFET позволил создавать интегральные схемы высокой плотности , [6] позволяя интегрировать более 10 000 транзисторы в единой ИС. [52]

КМОП (комплементарный МОП ) был изобретен Чжи-Тан Sah и Франк Уонласс на Fairchild Semiconductor в 1963 году [53] Первый отчет о транзистор с плавающим затвором было сделано Давон Канг и Саймона Sze в 1967 г. [54] дважды Gate MOSFET был впервые продемонстрирован в 1984 году исследователями из электротехнической лаборатории Тошихиро Секигава и Ютакой Хаяши. [55] [56] FinFET (плавниковый полевой транзистор), тип трехмерного неплоского полевого МОП - транзистора с несколькими затворами , возник в результате исследования Дай Хисамото и его команды вЦентральная исследовательская лаборатория Hitachi в 1989 году. [57] [58]

Важность [ править ]

Транзисторы являются ключевыми активными компонентами практически всей современной электроники . Таким образом, многие считают транзистор одним из величайших изобретений 20 века. [59]

МОП - транзистор (металл-оксид-полупроводник полевой транзистор), также известный как МОП - транзистор, на сегодняшний день является наиболее широко используемый транзистор, используемый в приложениях , начиная от компьютеров и электроники [48] к технологии связи , таких как смартфоны . [60] МОП-транзистор считался самым важным транзистором, [61] возможно, самым важным изобретением в электронике, [62] и рождением современной электроники. [63] МОП-транзистор был фундаментальным строительным блоком современной цифровой электроники с конца 20-го века, открывая путь дляцифровой век . [64] Управление по патентам и товарным знакам США называет это «новаторским изобретением, которое изменило жизнь и культуру во всем мире». [60] Его важность в современном обществе основывается на его способности массового производства с использованием высокоавтоматизированного процесса ( изготовление полупроводниковых устройств ), который обеспечивает поразительно низкие затраты на транзистор. Полевые МОП-транзисторы являются наиболее массово производимыми искусственными объектами, когда к 2018 году было произведено более 13 секстиллионов [65].

Изобретение первого транзистора в Bell Labs было названо вехой IEEE в 2009 году. [66] Список вех IEEE также включает изобретения переходного транзистора в 1948 году и MOSFET в 1959 году [67].

Хотя несколько компаний , каждая производят более миллиарда индивидуально упакованные (известный как дискретные ) МОП - транзисторов каждый год, [68] подавляющее большинство транзисторов в настоящее время производятся в интегральных схемах (часто сокращенно IC , микрочипы или просто чипов ), наряду с диодами , резисторы , конденсаторы и другие электронные компоненты для изготовления законченных электронных схем. Логический элемент состоит из примерно до двадцати транзисторов , тогда как передовой микропроцессор , начиная с 2009 года, можно использовать целых 3 миллиарда транзисторов (МОП-транзисторы ). [69] «Около 60 миллионов транзисторов было построено в 2002 году… для [каждого] мужчины, женщины и ребенка на Земле». [70]

МОП-транзистор - наиболее широко производимое устройство в истории. [71] По состоянию на 2013 год ежедневно производились миллиарды транзисторов, почти все из которых являются полевыми МОП-транзисторами. [6] В период с 1960 по 2018 год было произведено 13 секстиллионов МОП-транзисторов, что составляет не менее 99,9% всех транзисторов. [71] 

Низкая стоимость, гибкость и надежность транзистора сделали его повсеместным устройством. Транзисторные мехатронные схемы заменили электромеханические устройства в управляющих устройствах и механизмах. Часто бывает проще и дешевле использовать стандартный микроконтроллер и написать компьютерную программу для выполнения функции управления, чем разработать эквивалентную механическую систему для управления той же функцией.

Упрощенная операция [ править ]

Транзистор Дарлингтона открыл поэтому фактический чип транзистора (маленький квадрат) можно увидеть внутри. Транзистор Дарлингтона - это фактически два транзистора на одной микросхеме. Один транзистор намного больше другого, но оба они больше по сравнению с транзисторами в крупномасштабной интеграции, потому что этот конкретный пример предназначен для приложений питания.
Простая принципиальная схема, показывающая маркировку биполярного транзистора n – p – n.

Транзистор может использовать слабый сигнал, подаваемый между одной парой его выводов, для управления гораздо более сильным сигналом на другой паре выводов. Это свойство называется усилением . Он может производить более сильный выходной сигнал, напряжение или ток, который пропорционален более слабому входному сигналу, и, таким образом, он может действовать как усилитель . В качестве альтернативы, транзистор можно использовать для включения или выключения тока в цепи в качестве переключателя с электрическим управлением , где величина тока определяется другими элементами схемы. [72]

Есть два типа транзисторов, которые имеют небольшие различия в том, как они используются в цепи. Биполярный транзистор имеет клеммы меченых базы , коллектора и эмиттера . Небольшой ток на выводе базы (то есть протекающий между базой и эмиттером) может управлять или переключать гораздо больший ток между выводами коллектора и эмиттера. Для полевого транзистора выводы помечены как затвор , исток и сток , а напряжение на затворе может управлять током между истоком и стоком. [73]

Изображение представляет собой типичный биполярный транзистор в цепи. Заряд будет течь между выводами эмиттера и коллектора в зависимости от тока в базе. Поскольку внутри соединения базы и эмиттера ведут себя как полупроводниковый диод, между базой и эмиттером возникает падение напряжения, пока существует ток базы. Величина этого напряжения зависит от материала, из которого сделан транзистор, и обозначается как V BE . [73]

Транзистор как переключатель [ править ]

BJT используется в качестве электронного переключателя в конфигурации с заземленным эмиттером.

Транзисторы обычно используются в цифровых схемах в качестве электронных переключателей, которые могут находиться в состоянии «включено» или «выключено», как для мощных приложений, таких как импульсные источники питания, так и для приложений с низким энергопотреблением, таких как логические вентили . Важные параметры для этого приложения включают коммутируемый ток, обрабатываемое напряжение и скорость переключения, характеризующуюся временем нарастания и спада . [73]

В схеме транзистора с заземленным эмиттером, такой как показанная схема выключателя света, при повышении напряжения базы эмиттерный и коллекторный токи возрастают по экспоненте. Напряжение коллектора падает из-за уменьшения сопротивления коллектора к эмиттеру. Если бы разница напряжений между коллектором и эмиттером была равна нулю (или близка к нулю), ток коллектора ограничивался бы только сопротивлением нагрузки (лампочка) и напряжением питания. Это называется насыщением, потому что ток свободно течет от коллектора к эмиттеру. Когда насыщенный, переключатель называется на . [74]

Обеспечение достаточного базового тока возбуждения - ключевая проблема при использовании биполярных транзисторов в качестве переключателей. Транзистор обеспечивает усиление по току, позволяя переключать относительно большой ток коллектора с помощью гораздо меньшего тока на вывод базы. Соотношение этих токов варьируется в зависимости от типа транзистора и даже для конкретного типа меняется в зависимости от тока коллектора. В показанном примере схемы выключателя света резистор выбран так, чтобы обеспечить достаточный базовый ток, чтобы транзистор был насыщен. [73]

В схеме переключения идея состоит в том, чтобы максимально приблизить идеальный переключатель, имеющий свойства разомкнутой цепи в выключенном состоянии, короткого замыкания во включенном состоянии и мгновенного перехода между двумя состояниями. Параметры выбираются таким образом, что выход «выключено» ограничен токами утечки, слишком маленькими, чтобы повлиять на подключенную схему, сопротивление транзистора в состоянии «включено» слишком мало, чтобы повлиять на схему, а переход между двумя состояниями был достаточно быстрым. не иметь пагубного воздействия. [73]

Транзистор как усилитель [ править ]

Схема усилителя, схема с общим эмиттером и схемой смещения делителя напряжения.

Усилитель с общим эмиттером разработан таким образом , что небольшое изменение напряжения ( V в ) изменяет малый ток через базу транзистора которого усиление тока в сочетании со свойствами средств цепи , что небольшие колебания в V в производить большие изменения в V из . [73]

Возможны различные конфигурации одиночных транзисторных усилителей, некоторые из которых обеспечивают усиление по току, некоторые по напряжению, а некоторые и то и другое.

Огромное количество товаров, от мобильных телефонов до телевизоров , включает усилители для воспроизведения звука , радиопередачи и обработки сигналов . Первые усилители звука на дискретных транзисторах едва выдавали несколько сотен милливатт, но мощность и качество звука постепенно увеличивались по мере появления лучших транзисторов и развития архитектуры усилителя. [73]

Современные транзисторные усилители звука мощностью до нескольких сотен ватт распространены и относительно недороги.

Сравнение с электронными лампами [ править ]

До того, как были разработаны транзисторы, вакуумные (электронные) лампы (или в Великобритании «термоэлектронные клапаны» или просто «клапаны») были основными активными компонентами в электронном оборудовании.

Преимущества [ править ]

Ключевые преимущества, которые позволили транзисторам заменить электронные лампы в большинстве приложений:

  • Отсутствие катодного нагревателя (который дает характерное оранжевое свечение ламп), снижение энергопотребления, устранение задержки при разогреве трубчатых нагревателей и иммунитет к катодному отравлению и истощению.
  • Очень маленький размер и вес, уменьшающие габариты оборудования.
  • Большое количество сверхмалых транзисторов можно изготавливать как одну интегральную схему .
  • Низкое рабочее напряжение, совместимое с батареями всего на несколько ячеек.
  • Обычно возможны схемы с большей энергоэффективностью. В частности, для маломощных приложений (например, для усиления напряжения) потребление энергии может быть намного меньше, чем для ламп.
  • Доступны дополнительные устройства, обеспечивающие гибкость конструкции, включая схемы дополнительной симметрии , что невозможно с электронными лампами.
  • Очень низкая чувствительность к механическим ударам и вибрации, что обеспечивает физическую прочность и практически исключает вызванные ударами паразитные сигналы (например, микрофон в аудиоприложениях).
  • Не подвержен разрушению стеклянной оболочки, протечкам, выделению газов и другим физическим повреждениям.

Ограничения [ править ]

Транзисторы имеют следующие ограничения:

  • Им не хватает более высокой подвижности электронов, обеспечиваемой вакуумом электронных ламп, что желательно для работы с высокой мощностью и высокой частотой - например, используемой в эфирном телевизионном вещании .
  • Транзисторы и другие твердотельные устройства подвержены повреждению в результате очень коротких электрических и тепловых событий, включая электростатический разряд при обращении. Вакуумные лампы электрически намного прочнее.
  • Они чувствительны к излучению и космическим лучам (для аппаратов космических аппаратов используются специальные радиационно-стойкие микросхемы).
  • В аудиоприложениях транзисторам не хватает искажений на более низких гармониках - так называемого лампового звука,  - который характерен для электронных ламп и некоторыми предпочитается. [75]

Типы [ править ]

Символы BJT и JFET
Символы JFET и MOSFET

Транзисторы классифицируются по

  • Структура: MOSFET (IGFET), BJT , JFET , биполярный транзистор с изолированным затвором (IGBT), «другие типы».
  • полупроводниковый материал : металлоиды германий (впервые применены в 1947 г.) и кремний (впервые применены в 1954 г.) - в аморфной , поликристаллической и монокристаллической форме - соединения арсенида галлия (1966 г.) и карбида кремния (1997 г.), сплав кремний-германий ( 1989), аллотроп углеродного графена (исследования продолжаются с 2004 года) и т.д. (см. Полупроводниковый материал ).
  • Электрическая полярность (положительная и отрицательная): n – p – n , p – n – p (BJT), n-канал, p-канал (FET).
  • Максимальная мощность : низкая, средняя, ​​высокая.
  • Максимальная рабочая частота: низкая, средняя, ​​высокая, радио (RF), микроволновая частота (максимальная эффективная частота транзистора в схеме с общим эмиттером или общим истоком обозначается термином f T , сокращение для переходной частоты - частота перехода - это частота, при которой транзистор дает единичный коэффициент усиления по напряжению)
  • Применение: переключатель, общего назначения, аудио, высокое напряжение , супер-бета, согласованная пара.
  • Физическая упаковка: сквозное отверстие металла через отверстие пластик, для поверхностного монтажа , решетки шарика сетки , силовых модулей (см Упаковка ).
  • Коэффициент усиления h FE , β F ( бета транзистора ) [76] или g m ( крутизна ).
  • температура: Транзисторы для экстремальных температур и традиционные температурные транзисторы (от -55 ° C до +150 ° C). Транзисторы с экстремальными температурами включают высокотемпературные транзисторы (выше +150 ° C) и низкотемпературные транзисторы (ниже -55 ° C). Высокотемпературные транзисторы, которые работают термостабильно до 220 ° C, могут быть разработаны с помощью общей стратегии смешивания взаимопроникающих полукристаллических сопряженных полимеров и изолирующих полимеров с высокой температурой стеклования. [77]

Следовательно, конкретный транзистор может быть описан как кремниевый, поверхностный, BJT, n – p – n, маломощный высокочастотный переключатель .

Популярный способ запомнить, какой символ обозначает тип транзистора, - посмотреть на стрелку и как она устроена. В символе транзистора NPN стрелка не указывает на. И наоборот, внутри символа PNP вы видите, что стрелка указывает на гордо.

Полевой транзистор (FET) [ править ]

Работа полевого транзистора и его кривая Id-Vg. Сначала, когда напряжение на затворе не подается, в канале нет инверсионных электронов, поэтому устройство выключено. По мере увеличения напряжения на затворе плотность инверсионных электронов в канале увеличивается, ток увеличивается, и, таким образом, устройство включается.

Полевой транзистор , который иногда называют однополярного транзистор , использует либо электронов (в п-канального полевого транзистора ) или отверстия (в р-канального полевого транзистора ) для проводимости. Четыре вывода полевого транзистора называются исток , затвор , сток и корпус ( подложка ). На большинстве полевых транзисторов корпус подключается к источнику внутри корпуса, и это предполагается в следующем описании.

В полевом транзисторе ток сток-исток протекает через проводящий канал, который соединяет область истока с областью стока . Электропроводность изменяется электрическим полем, которое создается при приложении напряжения между выводами затвора и истока, следовательно, ток, протекающий между стоком и истоком, регулируется напряжением, приложенным между затвором и истоком. По мере увеличения напряжения затвор-исток ( V GS ) ток сток-исток ( I DS ) увеличивается экспоненциально для V GS ниже порогового значения, а затем примерно с квадратичной скоростью ( I DS ∝ ( V GS - V T )2 ) (где V T - пороговое напряжение, при котором начинается ток стока) [78] в области « ограниченного пространственным зарядом » выше порога. В современных устройствах, например на технологическом узле 65 нм, квадратичного поведения не наблюдается . [79]

Для низкого уровня шума при узкой полосе пропускания более высокое входное сопротивление полевого транзистора является преимуществом.

Полевые транзисторы делятся на два семейства: полевые транзисторы с переходом ( JFET ) и полевые транзисторы с изолированным затвором (IGFET). IGFET более известен как полевой транзистор металл-оксид-полупроводник ( MOSFET ), что отражает его первоначальную конструкцию из слоев металла (затвор), оксида (изоляция) и полупроводника. В отличие от IGFET, затвор JFET образует p – n-диод с каналом, который находится между истоком и стоками. Функционально это делает n-канальный полевой транзистор JFET твердотельным эквивалентом триода для электронных ламп, который аналогично образует диод между своей сеткой и катодом . Также оба устройства работают в режиме истощения., они оба имеют высокое входное сопротивление и проводят ток под контролем входного напряжения.

Металл-полупроводник (полевые транзисторы ПТШ ) являются JFETs , в которых смещен в обратном направлении р-п переход заменяется на металл-полупроводник . Они, а также HEMT (транзисторы с высокой подвижностью электронов или HFET), в которых для переноса заряда используется двумерный электронный газ с очень высокой подвижностью носителей, особенно подходят для использования на очень высоких частотах (несколько ГГц).

Полевые транзисторы далее разделены на истощение режима и усиление режима типов, в зависимости от того, включен ли канал включен или выключен с нулевой затвор-исток. Для режима улучшения канал отключен при нулевом смещении, и потенциал затвора может «улучшить» проводимость. Для режима истощения канал включен при нулевом смещении, и потенциал затвора (противоположной полярности) может «истощить» канал, уменьшая проводимость. Для любого режима более положительное напряжение затвора соответствует более высокому току для n-канальных устройств и более низкому току для p-канальных устройств. Почти все полевые транзисторы JFET работают в режиме истощения, потому что диодные переходы будут направлять смещение и проводить, если бы они были устройствами расширенного режима, тогда как большинство IGFET-транзисторов относятся к типам расширенного режима.

Металл-оксид-полупроводник FET (MOSFET) [ править ]

Металл-оксид-полупроводник полевой транзистор (МОП - транзистор, МОП - транзистор, или МОП ПТ), также известный как металл-оксид-кремниевый транзистор (МОП - транзистор или МОП), [80] представляет собой тип поля эффекта транзистор , который изготовлен с помощью контролируемого окисления в виде полупроводника , обычно кремния . Он имеет изолированный затвор , напряжение которого определяет проводимость устройства. Эта способность изменять проводимость в зависимости от приложенного напряжения может использоваться для усиления или переключения электронных сигналов . MOSFET, безусловно, является наиболее распространенным транзистором и основным строительным блоком самой современной электроники .[64] MOSFET составляет 99,9% всех транзисторов в мире. [71]

Биполярный переходный транзистор (BJT) [ править ]

Биполярные транзисторы названы так потому, что они проводят с использованием как основных, так и неосновных носителей . Биполярный транзистор с переходным соединением, первый тип транзистора, который будет производиться серийно, представляет собой комбинацию двух переходных диодов и состоит из тонкого слоя полупроводника p-типа, зажатого между двумя полупроводниками n-типа (n – p – n транзистор), или тонкий слой полупроводника n-типа, зажатый между двумя полупроводниками p-типа (p – n – p транзистор). Эта конструкция создает два p – n-перехода : переход база-эмиттер и переход база-коллектор, разделенные тонкой областью полупроводника, известной как базовая область. (Два переходных диода, соединенные вместе без общей полупроводниковой области, не образуют транзистор).

Биполярные транзисторы имеют три вывода, соответствующие трем слоям полупроводника: эмиттер , база и коллектор . Они полезны в усилителях, поскольку токами на эмиттере и коллекторе можно управлять с помощью относительно небольшого тока базы. [81] В транзисторе n – p – n, работающем в активной области, переход эмиттер-база смещен в прямом направлении ( электроны и дыркирекомбинируют в переходе), а переход база-коллектор имеет обратное смещение (электроны и дырки образуются в переходе и удаляются от перехода), и электроны инжектируются в область базы. Поскольку база узкая, большая часть этих электронов будет диффундировать в смещенный в обратном направлении переход база-коллектор и попадет в коллектор; возможно, одна сотая электронов рекомбинирует в базе, что является доминирующим механизмом в токе базы. Кроме того, поскольку база слегка легирована (по сравнению с областями эмиттера и коллектора), скорость рекомбинации низкая, что позволяет большему количеству носителей диффундировать через область базы. Контролируя количество электронов, которые могут покинуть базу, можно контролировать количество электронов, попадающих в коллектор. [81]Ток коллектора примерно в β (коэффициент усиления по току общего эмиттера) умножается на ток базы. Обычно оно больше 100 для малосигнальных транзисторов, но может быть меньше для транзисторов, предназначенных для мощных приложений.

В отличие от полевого транзистора (см. Ниже), BJT представляет собой устройство с низким входным импедансом. Кроме того, по мере увеличения напряжения база-эмиттер ( V BE ) ток база-эмиттер и, следовательно, ток коллектор-эмиттер ( I CE ) экспоненциально возрастают в соответствии с моделью диода Шокли и моделью Эберса-Молла . Из-за этой экспоненциальной зависимости BJT имеет более высокую крутизну, чем FET.

Биполярные транзисторы можно заставить проводить под действием света, потому что поглощение фотонов в базовой области генерирует фототок, который действует как базовый ток; ток коллектора примерно в β раз больше фототока. Устройства, предназначенные для этой цели, имеют в корпусе прозрачное окошко и называются фототранзисторами .

Использование MOSFET и BJT [ править ]

MOSFET на сегодняшний день является наиболее широко используемых транзисторов для обоих цифровых схем , а также аналоговых схем , [82] составляет 99,9% всех транзисторов в мире. [71] биполярный плоскостной транзистор (BJT) ранее был наиболее часто используемый транзистор в 1950 - х до 1960 - х годов. Даже после того, как MOSFET стали широко доступны в 1970-х, BJT оставался транзистором выбора для многих аналоговых схем, таких как усилители, из-за их большей линейности, до тех пор, пока MOSFET-устройства (такие как силовые MOSFET , LDMOS и RF CMOS ) не заменили их для большей мощности. электронныйприложения в 1980-х гг. В интегральных схемах желательные свойства полевых МОП-транзисторов позволили им захватить почти всю долю рынка цифровых схем в 1970-х годах. Дискретные полевые МОП-транзисторы (обычно силовые полевые МОП-транзисторы) могут применяться в транзисторных приложениях, включая аналоговые схемы, регуляторы напряжения, усилители, передатчики мощности и драйверы двигателей.

Другие типы транзисторов [ править ]

Символ транзистора создан на португальском асфальте в университете Авейру .
  • Полевой транзистор (FET):
    • Полевой транзистор металл – оксид – полупроводник (MOSFET), затвор которого изолирован мелким слоем изолятора.
      • МОП p-типа (PMOS)
      • МОП n-типа (NMOS)
      • комплементарный MOS (CMOS)
        • RF CMOS , для силовой электроники
      • Полевой транзистор с несколькими затворами (MuGFET)
        • Полевой транзистор с ребрами (FinFET), область истока / стока формирует ребра на поверхности кремния
        • GAAFET, аналогично FinFET, но вместо ребер используются нанопроволоки, нанопроволоки уложены вертикально и с 4 сторон окружены затвором.
        • MBCFET, вариант GAAFET, который использует нанолисты вместо нанопроволоки, производства Samsung.
      • Тонкопленочный транзистор , используемый в ЖК- и OLED- дисплеях
      • MOSFET с плавающим затвором (FGMOS), для энергонезависимой памяти
      • Силовой MOSFET для силовой электроники
        • боковой диффузионный MOS (LDMOS)
    • Полевой транзистор с углеродными нанотрубками (CNFET), в котором материал канала заменен на углеродную нанотрубку
    • Полевой транзистор с переходным затвором (JFET), затвор которого изолирован обратносмещенным p – n переходом.
    • Полевой транзистор металл-полупроводник (MESFET), похожий на JFET с переходом Шоттки вместо перехода p − n
      • Транзистор с высокой подвижностью электронов (HEMT)
    • Полевой транзистор Inverted-T (ITFET)
    • Быстро обратный эпитаксиальный диодный полевой транзистор (FREDFET)
    • Органический полевой транзистор (OFET), в котором полупроводник представляет собой органическое соединение
    • Баллистический транзистор (значения)
    • Полевые транзисторы, используемые для определения окружающей среды
      • Ионно-чувствительный полевой транзистор (ISFET) для измерения концентрации ионов в растворе,
      • Полевой транзистор электролит – оксид – полупроводник (EOSFET), нейрочип ,
      • Полевой транзистор дезоксирибонуклеиновой кислоты (DNAFET).
  • Биполярный переходной транзистор (BJT):
    • Биполярный транзистор с гетеропереходом , до нескольких сотен ГГц, распространенный в современных сверхбыстрых и ВЧ схемах
    • Транзистор шоттки
    • лавинный транзистор
    • Транзисторы Дарлингтона - это два BJT, соединенных вместе, чтобы обеспечить высокий коэффициент усиления по току, равный произведению коэффициентов усиления по току двух транзисторов.
    • Биполярные транзисторы с изолированным затвором (IGBT) используют IGFET средней мощности, аналогично подключенный к силовому BJT, чтобы обеспечить высокий входной импеданс. Силовые диоды часто подключаются между определенными клеммами в зависимости от конкретного использования. IGBT особенно подходят для тяжелых промышленных приложений. Asea Brown Бовери (ABB) 5SNA2400E170100 , [83] , предназначенный для трехфазных источников питания, дом три п-п-п БТИЗЫ в случае измерения 38 на 140 на 190 мм и вес 1,5 кг. Каждый IGBT рассчитан на 1700 вольт и может выдерживать 2400 ампер.
    • Фототранзистор .
    • Биполярный транзистор с эмиттерной коммутацией (ESBT) представляет собой монолитную конфигурацию высоковольтного биполярного транзистора и низковольтного силового полевого МОП-транзистора в каскодной топологии. Он был представлен STMicroelectronics в 2000-х [84] и оставлен несколько лет спустя, примерно в 2012 году [85].
    • Транзистор с множеством эмиттеров , используемый в транзисторно-транзисторной логике и встроенных токовых зеркалах
    • Транзистор с несколькими базами , используемый для усиления сигналов очень низкого уровня в шумных средах, таких как звукосниматель проигрывателя или радиоприемники . Фактически, это очень большое количество параллельно включенных транзисторов, где на выходе сигнал добавляется конструктивно, а случайный шум добавляется только стохастически . [86]
  • Туннельный полевой транзистор , где он переключается, модулируя квантовое туннелирование через барьер.
  • Диффузионный транзистор , образованный диффузией примесей в полупроводниковую подложку; может быть как BJT, так и FET.
  • Однопереходный транзистор , может использоваться как простой генератор импульсов. Он состоит из основного корпуса полупроводника P-типа или N-типа с омическими контактами на каждом конце (клеммы Base1 и Base2 ). Переход с противоположным типом полупроводников формируется в точке по длине корпуса для третьего вывода ( эмиттера ).
  • Одноэлектронные транзисторы (SET) состоят из островка затвора между двумя туннельными переходами. Туннельный ток регулируется напряжением, подаваемым на затвор через конденсатор. [87]
  • Нанофлюидный транзистор контролирует движение ионов через субмикроскопические каналы, заполненные водой. [88]
  • Многоканальные устройства :
    • Тетрод транзистор
    • Пентодный транзистор
    • Триггерный транзистор (прототип Intel)
    • Полевые транзисторы с двумя затворами имеют один канал с двумя затворами в каскоде , конфигурация оптимизирована для высокочастотных усилителей , смесителей и генераторов .
  • Бесконтактный нанопроволочный транзистор (JNT) использует простую кремниевую нанопроволоку, окруженную электрически изолированным «обручальным кольцом», которое блокирует поток электронов через провод.
  • Транзистор с вакуумным каналом , когда в 2012 году НАСА и Национальный центр нанотехнологий в Южной Корее, как сообщалось, построили прототип транзистора с вакуумным каналом размером всего 150 нанометров, может быть дешево изготовлен с использованием стандартной обработки кремниевых полупроводников, может работать при высоких нагрузках. скорости даже в агрессивных средах и может потреблять столько же энергии, сколько и стандартный транзистор. [89]
  • Органический электрохимический транзистор .
  • Соляристор (от транзистора солнечной батареи), двухконтактный фототранзистор с автономным питанием.

Стандарты / спецификации нумерации деталей [ править ]

Типы некоторых транзисторов можно определить по номеру детали. Существует три основных стандарта наименования полупроводников. В каждом из них буквенно-цифровой префикс указывает на тип устройства.

Японский промышленный стандарт (JIS) [ править ]

Спецификация JIS-C-7012 для номеров деталей транзисторов начинается с «2S», [90] например, 2SD965, но иногда префикс «2S» не указывается на упаковке - 2SD965 может иметь только маркировку «D965»; 2SC1815 может быть указан поставщиком просто как «C1815». В этой серии иногда есть суффиксы (например, «R», «O», «BL», обозначающие «красный», «оранжевый», «синий» и т. Д.) Для обозначения вариантов, таких как более узкие группы h FE (усиление). .

Европейская ассоциация производителей электронных компонентов (EECA) [ править ]

Стандарт Pro Electron , схема нумерации деталей Европейской ассоциации производителей электронных компонентов, начинается с двух букв: первая обозначает тип полупроводника (A для германия, B для кремния и C для таких материалов, как GaAs); вторая буква обозначает предполагаемое использование (A для диода, C для транзистора общего назначения и т. д.). Далее следует трехзначный порядковый номер (или одна буква, затем две цифры для промышленных типов). В ранних устройствах это указывало на тип корпуса. Могут использоваться суффиксы с буквой (например, «C» часто означает высокое значение h FE , например, в BC549C [91] ) или другие коды могут следовать, чтобы показать усиление (например, BC327-25) или номинальное напряжение (например, BUK854-800A. [92] ). Наиболее распространенные префиксы:

Объединенный совет по разработке электронных устройств (JEDEC) [ править ]

В JEDEC EIA370 числа транзисторов устройств обычно начинаются с «2N», что указывает на три-терминального устройства (двойного затвора полевых транзисторов четыре-терминальные устройства, поэтому начинаются с 3N), затем 2, 3 или 4-значный порядковый номер без значения свойств устройства (хотя ранние устройства с низкими номерами, как правило, были германиевыми). Например, 2N3055 - кремниевый силовой транзистор n – p – n, 2N1301 - германиевый коммутирующий транзистор ap – n – p. Буквенный суффикс (например, «A») иногда используется для обозначения более нового варианта, но редко позволяет группировать.

Собственный [ править ]

Производители устройств могут иметь свою собственную систему нумерации, например CK722 . Поскольку устройства поставляются из вторых источников , префикс производителя (например, «MPF» в MPF102, который первоначально обозначал Motorola FET ) теперь является ненадежным индикатором того, кто изготовил устройство. Некоторые проприетарные схемы именования используют части других схем именования, например, PN2222A представляет собой (возможно, Fairchild Semiconductor ) 2N2222A в пластиковом корпусе (но PN108 является пластиковой версией BC108, а не 2N108, а PN100 не имеет отношения к другие устройства xx100).

Номерам военных частей иногда присваиваются их коды, такие как британская система именования военных резюме .

Производители, покупающие большое количество подобных деталей, могут снабдить их «номерами домов», указывающими на конкретную закупочную спецификацию, а не обязательно устройство со стандартным зарегистрированным номером. Например, деталь HP 1854,0053 представляет собой транзистор (JEDEC) 2N2218 [93] [94], которому также присвоен номер CV: CV7763 [95]

Проблемы с именованием [ править ]

При таком большом количестве независимых схем наименования и сокращении номеров деталей при печати на устройствах иногда возникает двусмысленность. Например, два различных устройство может быть помечено «J176» (один J176 с низким энергопотреблением JFET , другие более мощным МОП - транзистор 2SJ176).

Поскольку более старые транзисторы со сквозным отверстием поставляются в корпусе для поверхностного монтажа , им, как правило, присваивается много разных номеров деталей, потому что производители имеют свои системы, способные справиться с разнообразием схем расположения выводов и вариантов для двойных или согласованных n – p – n + п – н – п устройства в одной упаковке. Таким образом, даже если исходное устройство (например, 2N3904) могло быть назначено органом по стандартизации и хорошо известно инженерам на протяжении многих лет, новые версии далеки от стандартизации в их именах.

Строительство [ править ]

Полупроводниковый материал [ править ]

Первые БЮТ были изготовлены из германия (Ge). Типы кремния (Si) в настоящее время преобладают, но в некоторых усовершенствованных микроволновых и высокопроизводительных версиях теперь используются составной полупроводниковый материал арсенид галлия (GaAs) и полупроводниковый сплав кремний-германий (SiGe). Одноэлементный полупроводниковый материал (Ge и Si) описывается как элементарный .

Примерные параметры наиболее распространенных полупроводниковых материалов, используемых для изготовления транзисторов, приведены в таблице рядом. Эти параметры будут меняться с увеличением температуры, электрического поля, уровня примесей, деформации и многих других факторов.

Перехода вперед напряжения является напряжение , приложенное к эмиттер-база биполярного транзистора , чтобы сделать основание поведения заданный ток. Ток экспоненциально возрастает с увеличением прямого напряжения перехода. Значения, приведенные в таблице, являются типичными для тока 1 мА (те же значения применимы к полупроводниковым диодам). Чем ниже прямое напряжение перехода, тем лучше, поскольку это означает, что для «управления» транзистором требуется меньше энергии. Прямое напряжение перехода для заданного тока уменьшается с увеличением температуры. Для типичного кремниевого перехода изменение составляет -2,1 мВ / ° C. [96] В некоторых схемах необходимо использовать специальные компенсирующие элементы ( сенсоры ) для компенсации таких изменений.

Плотность мобильных носителей в канале полевого МОП-транзистора является функцией электрического поля, формирующего канал, и различных других явлений, таких как уровень примесей в канале. Некоторые примеси, называемые легирующими добавками, намеренно вводятся при изготовлении полевого МОП-транзистора, чтобы контролировать его электрические характеристики.

В подвижности электронов и подвижность дырок колонок показывают среднюю скорость , что электроны и дырки диффундируют через полупроводниковый материал с электрическим полем 1 вольт на метр , приложенный к материалу. Как правило, чем выше подвижность электронов, тем быстрее может работать транзистор. Таблица показывает, что Ge в этом отношении является лучшим материалом, чем Si. Однако Ge имеет четыре основных недостатка по сравнению с кремнием и арсенидом галлия:

  1. Его максимальная температура ограничена.
  2. Он имеет относительно высокий ток утечки .
  3. Он не выдерживает высоких напряжений.
  4. Он менее подходит для изготовления интегральных схем.

Поскольку подвижность электронов выше подвижности дырок для всех полупроводниковых материалов, данный биполярный n – p – n-транзистор имеет тенденцию быть быстрее, чем эквивалентный p – n – p-транзистор . GaAs имеет самую высокую подвижность электронов из трех полупроводников. По этой причине GaAs используется в высокочастотных приложениях. Относительно недавний [ когда? ] Разработка FET, транзистора с высокой подвижностью электронов ( HEMT ), имеет гетероструктуру(переход между различными полупроводниковыми материалами) арсенид алюминия-галлия (AlGaAs) -арсенид галлия (GaAs), который имеет в два раза большую подвижность электронов, чем переходный переход GaAs-металл. Из-за их высокой скорости и низкого уровня шума HEMT используются в спутниковых приемниках, работающих на частотах около 12 ГГц. HEMT на основе нитрида галлия и алюминия-галлия (AlGaN / GaN HEMTs) обеспечивают еще более высокую подвижность электронов и разрабатываются для различных приложений.

'Максимум. Значения температуры перехода представляют собой поперечное сечение, взятое из технических данных различных производителей. Эту температуру нельзя превышать, иначе можно повредить транзистор.

«Переход Al-Si» относится к быстродействующему (алюминий-кремний) барьерный диод металл-полупроводник, широко известный как диод Шоттки . Это включено в таблицу, потому что некоторые кремниевые силовые IGFET-транзисторы имеют паразитный обратный диод Шоттки, сформированный между истоком и стоком в процессе изготовления. Этот диод может доставлять неудобства, но иногда он используется в схеме.

Упаковка [ править ]

Разные дискретные транзисторы
Советские транзисторы КТ315б

Дискретные транзисторы могут быть индивидуально упакованными транзисторами или неупакованными транзисторными микросхемами (кубиками).

Транзисторы выпускаются в различных полупроводниковых корпусах (см. Изображение). Двумя основными категориями являются устройства для сквозного монтажа (или выводы ) и для поверхностного монтажа , также известные как устройства для поверхностного монтажа ( SMD ). Массива мяч сетки ( BGA ) является последним для поверхностного монтажа пакета ( в настоящее время только для больших интегральных схем). На обратной стороне вместо выводов расположены «шарики» припоя. Поскольку они меньше по размеру и имеют более короткие межсоединения, SMD имеют лучшие высокочастотные характеристики, но более низкие номинальные мощности.

Корпуса транзисторов изготавливаются из стекла, металла, керамики или пластика. Пакет часто диктует номинальную мощность и частотные характеристики. Силовые транзисторы имеют большие корпуса, которые можно прикрепить к радиаторам для улучшения охлаждения. Кроме того, у большинства силовых транзисторов коллектор или сток физически соединены с металлическим корпусом. С другой стороны, некоторые СВЧ- транзисторы для поверхностного монтажа размером с песчинки.

Часто транзисторы данного типа доступны в нескольких корпусах. Пакеты транзисторов в основном стандартизированы, но назначение функций транзистора клеммам нет: другие типы транзисторов могут назначать другие функции клеммам корпуса. Назначение выводов может меняться даже для одного и того же типа транзистора (обычно обозначается буквой суффикса к номеру детали, qe BC212L и BC212K).

В настоящее время большинство транзисторов выпускаются в широком диапазоне корпусов SMT, для сравнения, список доступных корпусов сквозных транзисторов относительно невелик, вот краткий список наиболее распространенных корпусов сквозных транзисторов в алфавитном порядке: ATV, E-line, MRT, HRT, SC-43, SC-72, TO-3, TO-18, TO-39, TO-92, TO-126, TO220, TO247, TO251, TO262, ZTX851.

Неупакованные транзисторные чипы (кристаллы) могут быть собраны в гибридные устройства. [97] Модуль IBM SLT 1960-х годов является одним из примеров такого гибридного схемного модуля, в котором используется кристалл транзистора (и диода), пассивированного стеклом. Другие методы упаковки дискретных транзисторов в виде микросхем включают прямое присоединение микросхемы (DCA) и микросхему на плате (COB). [97]

Гибкие транзисторы [ править ]

Исследователи создали несколько видов гибких транзисторов, включая органические полевые транзисторы . [98] [99] [100] Гибкие транзисторы используются в некоторых типах гибких дисплеев и другой гибкой электронике .

См. Также [ править ]

  • Ширина запрещенной зоны
  • Цифровая электроника
  • Транзистор с диффузным переходом
  • Закон Мура
  • Оптический транзистор
  • Моделирование полупроводниковых устройств
  • Количество транзисторов
  • Модель транзистора
  • Транссопротивление
  • Очень крупномасштабная интеграция

Ссылки [ править ]

  1. ^ «Транзистор» . Британника . Проверено 12 января 2021 года .
  2. ^ "1926 - Запатентованные концепции полупроводниковых устройств с полевым эффектом" . Музей истории компьютеров . Архивировано 22 марта 2016 года . Проверено 25 марта 2016 года .
  3. ^ "Нобелевская премия по физике 1956" . Nobelprize.org . Nobel Media AB. Архивировано 16 декабря 2014 года . Проверено 7 декабря 2014 года .
  4. ^ a b "1960 - Металлооксидно-полупроводниковый (МОП) транзистор продемонстрирован" . Кремниевый двигатель . Музей истории компьютеров .
  5. ^ а б Лойек, Бо (2007). История полупроводниковой техники . Springer Science & Business Media . С.  321 –3. ISBN 9783540342588.
  6. ^ a b c "Кто изобрел транзистор?" . Музей истории компьютеров . 4 декабря 2013 . Проверено 20 июля 2019 года .
  7. ^ Моавензаде, Фред (1990). Краткая энциклопедия строительных и строительных материалов . ISBN 9780262132480.
  8. ^ Лилиенфельд, Юлий Эдгар (1927). Спецификация заявки на патент на механизм регулирования электрического тока .
  9. ^ Vardalas, Джон (май 2003) перипетии в развитии Транзистора Архивированного 8 января 2015 г., в Вайбаке машина IEEE-USA Today в Инженере .
  10. ^ Лилиенфельд, Джулиус Эдгар, «Метод и устройство для управления электрическим током» Патент США 1,745,175 28 января 1930 (подана в Канаде 1925-10-22, в США 8 октября 1926 года).
  11. ^ "Метод и устройство для управления электрическими токами" . Ведомство США по патентам и товарным знакам.
  12. ^ «Усилитель электрического тока» . Ведомство США по патентам и товарным знакам.
  13. ^ «Устройство для управления электрическим током» . Ведомство США по патентам и товарным знакам.
  14. ^ а б «Повороты и повороты в развитии транзистора» . Институт инженеров по электротехнике и радиоэлектронике, Inc. Архивировано из оригинала 8 января 2015 года .
  15. ^ Хайль, Оскар, «Усовершенствования в электрических усилителях и других устройствах и устройствах управления или относящиеся к ним» , Патент № GB439457, Европейское патентное бюро, подано в Великобритании 1934-03-02, опубликовано 6 декабря 1935 года (первоначально подано в Германии. 2 марта 1934 г.).
  16. ^ «17 ноября - 23 декабря 1947: изобретение первого транзистора» . Американское физическое общество. Архивировано 20 января 2013 года.
  17. ^ Миллман, С., изд. (1983). История инженерии и науки в системе колокола, физика (1925–1980) . AT&T Bell Laboratories. п. 102.
  18. ^ Боданис, Дэвид (2005). Электрическая Вселенная . Crown Publishers, Нью-Йорк. ISBN 978-0-7394-5670-5.
  19. ^ «транзистор». Словарь американского наследия (3-е изд.). Бостон: Хоутон Миффлин. 1992 г.
  20. ^ "Нобелевская премия по физике 1956" . nobelprize.org. Архивировано 12 марта 2007 года.
  21. ^ a b Guarnieri, M. (2017). «Семьдесят лет транзисторизации». Журнал IEEE Industrial Electronics Magazine . 11 (4): 33–37. DOI : 10.1109 / MIE.2017.2757775 . S2CID 38161381 . 
  22. ^ Ли, Томас Х. (2003). Конструкция КМОП радиочастотных интегральных схем . Технология пайки и поверхностного монтажа . 16 . Издательство Кембриджского университета . DOI : 10.1108 / ssmt.2004.21916bae.002 . ISBN 9781139643771. S2CID  108955928 .
  23. ^ Пуэрс, Роберт; Бальди, Ливио; Вурде, Марсель Ван де; Ноутен, Себастьян Э. ван (2017). Наноэлектроника: материалы, устройства, приложения, 2 т . Джон Вили и сыновья . п. 14. ISBN 9783527340538.
  24. ^ FR 1010427  HF Матаре / H. Уэлкер / Westinghouse: "Nouveau sytème кристаллин à plusieur ЭЛЕКТРОДЫ réalisant дез Реле де эффектов électroniques"поданной 13 августа 1948
  25. ^ US 2673948  HF Матаре / H. Уэлкер / Westinghouse, «Кристалл устройство для управления электрических токов с помощью твердого полупроводника» Французского приоритета 13 августа 1948
  26. ^ «1948, Европейское изобретение транзистора» . Музей истории компьютеров. Архивировано 29 сентября 2012 года.
  27. 1951: Изготовлены первые транзисторы с выращенным переходом. Архивировано 4 апреля 2017 г. на Wayback Machine.
  28. ^ "Рабочий переход транзистора" . Архивировано 3 июля 2017 года . Проверено 17 сентября 2017 года .
  29. Перейти ↑ Bradley, WE (декабрь 1953 г.). "Транзистор с поверхностным барьером: Часть I. Принципы транзистора с поверхностным барьером". Труды ИРЭ . 41 (12): 1702–1706. DOI : 10.1109 / JRPROC.1953.274351 . S2CID 51652314 . 
  30. Wall Street Journal, 4 декабря 1953 г., стр. 4, статья «Philco утверждает, что ее транзистор превосходит другие используемые сейчас»
  31. ^ Журнал "Электроника", январь 1954 г., статья "Объявлены гальванические транзисторы"
  32. ^ 1953 Еженедельник внешней торговли; Том 49; стр.23
  33. ^ " Der deutsche Erfinder des Transistors - Nachrichten Welt Print - DIE WELT " . Die Welt . Welt.de. 23 ноября 2011 года. Архивировано 15 мая 2016 года . Проверено 1 мая 2016 года .
  34. ^ "Regency TR-1 Transistor Radio History" . Архивировано 21 октября 2004 года . Проверено 10 апреля 2006 года .
  35. ^ "Регентство TR-1 Семья" . Архивировано 27 апреля 2017 года . Проверено 10 апреля 2017 года .
  36. ^ "Производитель Regency в США, радиотехника от United St" . Архивировано 10 апреля 2017 года . Проверено 10 апреля 2017 года .
  37. Wall Street Journal, «Chrysler обещает автомобильное радио с транзисторами вместо ламп в 56-м», 28 апреля 1955 г., стр. 1
  38. ^ Хирш, Рик. "Полностью транзисторный автомобильный радиоприемник Mopar компании Philco" . Allpar.com . Проверено 18 февраля 2015 года .
  39. ^ "FCA Северная Америка - Историческая хронология 1950-1959" . www.fcanorthamerica.com .
  40. ^ Skrabec, Квентин Р., младший (2012). 100 самых значительных событий в американском бизнесе: энциклопедия . ABC-CLIO. С. 195–7. ISBN 978-0313398636.
  41. ^ Снук, Крис Дж (29 ноября 2017). «Формула семи шагов, которую Sony использовала, чтобы снова оказаться на вершине после потерянного десятилетия» . Inc.
  42. ^ Kozinsky, Sieva (8 января 2014). «Образование и дилемма новатора» . Проводной . Проверено 14 октября 2019 года .
  43. Риордан, Майкл (май 2004 г.). «Утраченная история транзистора» . IEEE Spectrum : 48–49. Архивировано 31 мая 2015 года.
  44. ^ Chelikowski, J. (2004) "Введение: Кремний во всех его формах", стр. 1 в кремнии: эволюция и будущее технологии . П. Зифферт и Э. Ф. Криммель (ред.). Springer, ISBN 3-540-40546-1 . 
  45. ^ МакФарланд, Грант (2006) Проектирование микропроцессоров: практическое руководство от проектирования до производства . McGraw-Hill Professional. п. 10. ISBN 0-07-145951-0 . 
  46. ^ a b Московиц, Сэнфорд Л. (2016). Передовые инновации в материалах: управление глобальными технологиями в 21 веке . Джон Вили и сыновья . п. 168. ISBN 9780470508923.
  47. ^ a b c «Мартин Аталла в Зале славы изобретателей, 2009» . Проверено 21 июня 2013 года .
  48. ^ а б "Давон Канг" . Национальный зал славы изобретателей . Проверено 27 июня 2019 года .
  49. ^ Lojek, Бо (2007). История полупроводниковой техники . Springer Science & Business Media . п. 120 . ISBN 9783540342588.
  50. ^ Motoyoshi, М. (2009). «Сквозной кремний (TSV)» (PDF) . Труды IEEE . 97 (1): 43–48. DOI : 10.1109 / JPROC.2008.2007462 . ISSN 0018-9219 . S2CID 29105721 .   
  51. ^ "Транзисторы поддерживают закон Мура" . EETimes . 12 декабря 2018 . Проверено 18 июля 2019 года .
  52. ^ Хиттингер, Уильям С. (1973). «Металл-оксид-полупроводники». Scientific American . 229 (2): 48–59. Bibcode : 1973SciAm.229b..48H . DOI : 10.1038 / Scientificamerican0873-48 . ISSN 0036-8733 . JSTOR 24923169 .  
  53. ^ «1963: Изобретена дополнительная конфигурация схемы MOS» . Музей истории компьютеров . Проверено 6 июля 2019 года .
  54. ^ D. Kahng и SM Sze, "Плавающий затвор и его применение в устройствах памяти", The Bell System Technical Journal , vol. 46, нет. 4. 1967, с. 1288–1295.
  55. ^ Colinge, JP (2008). FinFET и другие транзисторы с несколькими затворами . Springer Science & Business Media. п. 11. ISBN 9780387717517.
  56. ^ Секигава, Тосихиро; Хаяси, Ютака (1 августа 1984 г.). «Расчетные пороговые характеристики XMOS-транзистора с дополнительным нижним затвором». Твердотельная электроника . 27 (8): 827–828. Bibcode : 1984SSEle..27..827S . DOI : 10.1016 / 0038-1101 (84) 90036-4 . ISSN 0038-1101 . 
  57. ^ "Получатели премии Эндрю С. Гроув IEEE" . Премия Эндрю С. Гроува IEEE . Институт инженеров по электротехнике и радиоэлектронике . Проверено 4 июля 2019 года .
  58. ^ «Прорывное преимущество для FPGA с технологией Tri-Gate» (PDF) . Intel . 2014 . Проверено 4 июля 2019 года .
  59. ^ Цена, Роберт В. (2004). Дорожная карта к предпринимательскому успеху . AMACOM Div American Mgmt Assn. п. 42. ISBN 978-0-8144-7190-6.
  60. ^ a b «Выступление директора Янку на Международной конференции по интеллектуальной собственности 2019 г.» . Ведомство США по патентам и товарным знакам . 10 июня 2019 . Проверено 20 июля 2019 года .
  61. ^ Эшли, Кеннет Л. (2002). Аналоговая электроника с LabVIEW . Prentice Hall Professional . п. 10. ISBN 9780130470652.
  62. ^ Томпсон, SE; Чау, РС; Ghani, T .; Mistry, K .; Тяги, С .; Бор, М. Т. (2005). «В поисках« Forever »транзисторы продолжали масштабировать один новый материал за раз». IEEE Transactions по производству полупроводников . 18 (1): 26–36. DOI : 10.1109 / TSM.2004.841816 . ISSN 0894-6507 . S2CID 25283342 . В области электроники планарный полевой транзистор Si металл-оксид-полупроводник (MOSFET), пожалуй, является наиболее важным изобретением.  
  63. ^ Kubozono, Yoshihiro; Он, Сюэся; Хамао, Шино; Уэсуги, Эри; Шимо, Юма; Миками, Такахиро; Гото, Хиденори; Камбэ, Такаши (2015). «Применение органических полупроводников к транзисторам» . Наноустройства для фотоники и электроники: достижения и приложения . CRC Press . п. 355. ISBN 9789814613750.
  64. ^ а б «Триумф МОП-транзистора» . YouTube . Музей истории компьютеров . 6 августа 2010 . Проверено 21 июля 2019 года .
  65. ^ «Самый производимый человеческий артефакт в истории» . Компьютерная история . Проверено 21 января 2021 года .
  66. ^ "Вехи: изобретение первого транзистора в Bell Telephone Laboratories, Inc., 1947" . Сеть глобальной истории IEEE . IEEE. Архивировано 8 октября 2011 года . Проверено 3 августа 2011 года .
  67. ^ Список этапов IEEE
  68. ^ Полевые транзисторы / МОП-транзисторы: приложения меньшего размера увеличивают объем питания для поверхностного монтажа . globalsources.com (18 апреля 2007 г.)
  69. ^ « Столкновение ATI и Nvidia. Архивировано 23 мая 2013 года на Wayback Machine ». CNET (7 октября 2009 г.). Проверено 2 февраля, 2011.
  70. ^ Turley, Джим (18 декабря 2002). «Двухпроцентное решение». Архивировано 4 марта 2016 г. на Wayback Machine . embedded.com
  71. ^ a b c d «13 секстиллионов и подсчет: длинный и извилистый путь к самому часто производимому человеческому артефакту в истории» . Музей истории компьютеров . 2 апреля 2018 . Проверено 28 июля 2019 года .
  72. Роланд, Джеймс (1 августа 2016 г.). Как работают транзисторы . Lerner Publications ™. ISBN 978-1-5124-2146-0.
  73. ^ Б с д е е г Pulfrey, David L. (28 января 2010 года). Понимание современных транзисторов и диодов . Издательство Кембриджского университета. ISBN 978-1-139-48467-1.
  74. ^ Каплан, Дэниел (2003). Практическая электроника . С. 47–54, 60–61. Bibcode : 2003hoe..book ..... K . DOI : 10.2277 / 0521815363 . ISBN 978-0-511-07668-8.
  75. Перейти ↑ van der Veen, M. (2005). «Универсальная система и выходной трансформатор для вентильных усилителей» (PDF) . 118-я Конвенция AES, Барселона, Испания . Архивировано 29 декабря 2009 года (PDF) .
  76. ^ «Пример транзистора» . Архивировано 8 февраля 2008 года. 071003 bcae1.com
  77. ^ Gumyusenge, Аристид; Tran, Dung T .; Ло, Сюйи; Питч, Грегори М .; Чжао, Ян; Jenkins, Kaelon A .; Данн, Тим Дж .; Айзнер, Александр Л .; Savoie, Brett M .; Мэй, Цзяньго (7 декабря 2018 г.). «Смеси полупроводниковых полимеров, которые демонстрируют стабильный перенос заряда при высоких температурах» . Наука . 362 (6419): 1131–1134. Bibcode : 2018Sci ... 362.1131G . DOI : 10.1126 / science.aau0759 . ISSN 0036-8075 . PMID 30523104 .  
  78. ^ Горовиц, Пол ; Уинфилд Хилл (1989). Искусство электроники (2-е изд.). Издательство Кембриджского университета. п. [115]. ISBN 978-0-521-37095-0.
  79. ^ Sansen, WMC (2006). Основы аналогового дизайна . Нью-Йорк, Берлин: Springer. п. §0152, стр. 28. ISBN 978-0-387-25746-4.
  80. ^ "Кто изобрел транзистор?" . Музей истории компьютеров . 4 декабря 2013 . Проверено 20 июля 2019 года .
  81. ^ a b Streetman, Бен (1992). Твердотельные электронные устройства . Энглвуд Клиффс, Нью-Джерси: Прентис-Холл. С. 301–305. ISBN 978-0-13-822023-5.
  82. ^ "MOSFET ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ" (PDF) . Бостонский университет . Проверено 10 августа 2019 года .
  83. ^ "Модуль IGBT 5SNA 2400E170100" (PDF) . Архивировано из оригинального (PDF) 26 апреля 2012 года . Проверено 30 июня 2012 года .
  84. ^ Buonomo, S .; Ronsisvalle, C .; Scollo, R .; STMicroelectronics ; Musumeci, S .; Pagano, R .; Raciti, A .; Университет Катании, Италия (16 октября 2003 г.). IEEE (ред.). Новый монолитный биполярный транзистор с переключением эмиттеров (ESBT) в высоковольтных преобразователях . 38-е ежегодное собрание IAS по протоколу конференции по отраслевым приложениям. Vol. 3 из 3. Солт-Лейк-Сити. С. 1810–1817. DOI : 10.1109 / IAS.2003.1257745 .
  85. ^ STMicroelectronics . «БСБЦ» . www.st.com . Проверено 17 февраля 2019 года . ST больше не предлагает эти компоненты, эта веб-страница пуста, а таблицы данных устарели.
  86. ^ Чжун Юань Чанг, Вилли М.К. Сансен, Малошумящие широкополосные усилители в биполярных и КМОП-технологиях , стр.31 , Springer, 1991 ISBN 0792390962 . 
  87. ^ "Одноэлектронные транзисторы" . Snow.stanford.edu. Архивировано из оригинального 26 апреля 2012 года . Проверено 30 июня 2012 года .
  88. Сандерс, Роберт (28 июня 2005 г.). «Нанофлюидный транзистор - основа будущих химических процессоров» . Berkeley.edu. Архивировано 2 июля 2012 года . Проверено 30 июня 2012 года .
  89. ^ "Возвращение вакуумной лампы?" . Gizmag.com. 28 мая 2012 года. Архивировано 14 апреля 2016 года . Проверено 1 мая 2016 года .
  90. ^ «Данные транзистора» . Clivetec.0catch.com. Архивировано 26 апреля 2016 года . Проверено 1 мая 2016 года .
  91. ^ "Техническое описание BC549, с группировками усиления A, B и C" (PDF) . Fairchild Semiconductor . Архивировано 7 апреля 2012 года (PDF) . Проверено 30 июня 2012 года .
  92. ^ "Техническое описание BUK854-800A (800 В IGBT)" (PDF) . Архивировано 15 апреля 2012 года (PDF) . Проверено 30 июня 2012 года .
  93. ^ "Перекрестная ссылка номеров деталей HP Ричарда Фримена" . Hpmuseum.org. Архивировано 5 июня 2012 года . Проверено 30 июня 2012 года .
  94. ^ «Перекрестная ссылка транзистора и диода - номера деталей HP и JEDEC (pdf)» (PDF) . Архивировано 8 мая 2016 года (PDF) . Проверено 1 мая 2016 года .
  95. ^ "Перекрестная ссылка устройства CV Энди Лейка" . Qsl.net. Архивировано 21 января 2012 года . Проверено 30 июня 2012 года .
  96. ^ Sedra, AS & Smith, KC (2004). Микроэлектронные схемы (Пятое изд.). Нью-Йорк: Издательство Оксфордского университета. п. 397 и Рисунок 5.17. ISBN 978-0-19-514251-8.
  97. ^ a b Грейг, Уильям (24 апреля 2007 г.). Интегральные микросхемы, сборка и соединения . п. 63. ISBN 9780387339139. Гибридная схема определяется как сборка, содержащая как активные полупроводниковые устройства (упакованные, так и неупакованные).
  98. ^ Рохас, Джонатан П .; Торрес Севилья, Гало А .; Хуссейн, Мухаммад М. (2013). «Можем ли мы создать действительно высокопроизводительный компьютер, гибкий и прозрачный?» . Научные отчеты . 3 : 2609. Bibcode : 2013NatSR ... 3E2609R . DOI : 10.1038 / srep02609 . PMC 3767948 . PMID 24018904 .  
  99. ^ Чжан, Кан; Со, Чон-Хун; Чжоу, Вэйдун; Ма, Чжэньцян (2012). «Быстрая гибкая электроника с использованием переносимых [ sic ] кремниевых наномембран» . Журнал физики D: Прикладная физика . 45 (14): 143001. Bibcode : 2012JPhD ... 45n3001Z . DOI : 10.1088 / 0022-3727 / 45/14/143001 . S2CID 109292175 . 
  100. Сунь, Донг-Мин; Тиммерманс, Марина Ю .; Тиан, Инь; Насибулин, Альберт Г .; Kauppinen, Esko I .; Кишимото, Сигэру; Мизутани, Такаши; Оно, Ютака (2011). «Гибкие высокоэффективные интегральные схемы из углеродных нанотрубок» . Природа Нанотехнологии . 6 (3): 156–61. Bibcode : 2011NatNa ... 6..156S . DOI : 10.1038 / NNANO.2011.1 . PMID 21297625 . S2CID 205446925 .  

Дальнейшее чтение [ править ]

Книги
  • Горовиц, Пол и Хилл, Уинфилд (2015). Искусство электроники (3-е изд.). Издательство Кембриджского университета. ISBN 978-0521809269.CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  • Амос SW, Джеймс MR (1999). Принципы транзисторных схем . Баттерворт-Хайнеманн. ISBN 978-0-7506-4427-3.
  • Риордан, Майкл и Ходдесон, Лилиан (1998). Хрустальный огонь . WW Norton & Company Limited. ISBN 978-0-393-31851-7. Изобретение транзистора и рождение информационного века
  • Варнс, Лайонел (1998). Аналоговая и цифровая электроника . Macmillan Press Ltd. ISBN 978-0-333-65820-8.
  • Силовой транзистор - температура и теплопередача ; 1-е изд; Джон Маквейн, Дана Робертс, Малком Смит; Макгроу-Хилл; 82 страницы; 1975; ISBN 978-0-07-001729-0 . (архив) 
  • Анализ схем транзисторов - теория и решения 235 задач ; 2-е изд; Альфред Гроннер; Саймон и Шустер; 244 страницы; 1970г. (Архив)
  • Физика и схемы транзисторов ; Р.Л. Риддл и депутат Ристенбатт; Прентис-Холл; 1957 г.
Периодические издания
  • Майкл Риордан (2005). «Как Европа упустила транзистор» . IEEE Spectrum . 42 (11): 52–57. DOI : 10.1109 / MSPEC.2005.1526906 . S2CID  34953819 . Архивировано из оригинального 14 февраля 2008 года.
  • «У Герберта Ф. Матаре, изобретателя транзистора, настал момент» . Нью-Йорк Таймс . 24 февраля 2003 года в архив с оригинала на 23 июня 2009 года.
  • Бэкон, В. Стивенсон (1968). «20-летие транзистора: как германий и немного проволоки изменили мир» . Bonnier Corp .: Popular Science, Источник Google Books 2009-03-22 . 192 (6): 80–84. ISSN  0161-7370 .
Датабуки
  • Дискретный Датабук ; 1985; Fairchild (теперь ON Semiconductor)
  • Справочник по малосигнальным полупроводникам , 1987; Motorola (теперь ON semiconductor)
  • Справочник по устройствам дискретного питания ; 1982; SGS (теперь STMicroelectronics)
  • Дискретный Датабук ; 1978; National Semiconductor (ныне Texas Instruments)

Внешние ссылки [ править ]

  • BBC: Создание фотоистории транзисторов в цифровую эпоху
  • Мемориал Bell Systems о транзисторах
  • Сеть глобальной истории IEEE, Транзисторы и портативная электроника . Все об истории транзисторов и интегральных схем.
  • Этот месяц в истории физики: с 17 ноября по 23 декабря 1947 года: изобретение первого транзистора . От Американского физического общества
  • 50 лет транзистору . Из журнала Science Friday , 12 декабря 1997 г.
Распиновка
  • Распиновка общих транзисторов