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肖特基势垒(Schottky barrier)二极管:1938年〈晶体管诞生的前十年),W.Schottky发现金属只要和轻掺杂的半导体接触,就会形成二极管(参见下图)。这种二极管有更快的正向时间(它的反应速度更快),而且与掺杂硅的二极管相比,它有更低的工作电压。金属与高掺杂区(每立方厘米有5×10的17次方个原子)的接触就是通常的“欧姆接触”。硅电路中大部分接触都是这种情况。在一些NPN双极型电路就利用了Schottky二极管效应。这种结构和效应会在双极型晶体管部分介绍。

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晶体管

 

晶体管工作模拟:晶体管有三个接触点,两个结构成三个区的器件,可作为开关器件和放大器件。一个经常用来解释晶体管各个部分的作用和晶体管工作的例子就是水流系统(参见下图)。流动的水代表电流。在这个系统中,一部分是水源(水箱),阀用来控制水流,桶用来接收水。简单地说,这个系统通过阀的开关可以作为一个开关器件,同时,它也可以作为一个放大器件。把阀看做一个高机械性能,由外部的小水流激活水轮机的缩影,一个通过阀的小水流可以通过系统打开一个允许大水流经过的阀。如果整个系统是封闭的,那么观察者只能看到小水流进人,大水流流出。由此可以得出结论:这个系统有放大水流的作用。

 

双极型晶体管:在固态晶体管中也存在同样的部件和功能。双极型晶体管既可表现为简单的开关器件也可作为双掺杂的平面结构(参见下图)。电流从发射极(水箱)出来经过基极(阀)进人接收极(水桶)。没有电流流过基极时,晶体管是关闭的,当晶体管打开时,就会有电流流动。仅仅需要很小的电流打开基极从而使电流通过晶体管。基极电流的大小控制着通过晶体管的较大量电流(集电极电流)。电流从基极到集电极有放大效应。基极电流有效地改变了基极区域的电阻率。实际上,晶体管(transistor)这个词来源于双极型品体管(transferresistor)o在工作中,当正向和反向电流经过基极时,就出现了双极型。

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晶体管放大系数也称为“增益”。在数值上等于集电极电流除以基极电流(参见后面介绍)。为了得到更高的效率,发射极区域掺杂浓度比基极区域掺杂浓度高,而基极区域的掺杂浓度又比集电极区域掺杂浓度高。下图就给出了典型的掺杂浓度与距离的关系。

 

大部分的双极型电路都是NPN型晶体管。NPN分别代表发射极、基极和集电极的导电类型。有些应用需要PNP型晶体管,其中一些是在侧面形成的(参见下图)。NPN型晶体管效率更高,因为电子在N型区域有更高的迁移率。

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双极型晶体管的特点是开关速度快。开关速度受很多因素的影响,其中最重要因素的就是基极的宽度。通常来说,电子或空穴所要经过的距离越短,它需要的时间就越短。