晶体管是用于放大或切换电子信号和电力的半导体器件,它由通常由至少三个引脚用于连接到外部电路的半导体材料组成,是
PCBA板中的重要电子元器件。晶体管主要分为双极结晶体管和场效应晶体管二大类。
一、双极结晶体管(BJT)
双极结晶体管,也称为半导体三极管。是由于晶体管是通过使用大多数和少数载流子进行,双极结型晶体管是待批量生产的第一种类型的晶体管,是两个结二极管的组合,并且由夹在两个n型半导体之间的p型半导体薄膜(n-p- n型晶体管),或夹在两个p型半导体(p-n-p晶体管)之间的n型半导体薄层。该结构产生两个p-n结:基极、发射极结和集电极结,被中间的基极区的半导体薄区隔开。
BJT具有对应于三层半导体(发射极,基极和集电极)的三个端子。它们在放大器中是有用的,因为发射极和集电极处的电流可以由相对较小的基极电流控制。在有源区工作的n-p-n晶体管中,发射极、基极结被正向偏置(电子和空穴在结上复合),电子被注入到基极区。由于基极窄,大部分这些电子将扩散到反向偏置基极和集电极并被扫入集电极;也许百分之一的电子将在基极中重新组合,这是基极电流中的主导机制。通过控制可以离开碱的电子数,来控制进入收集器的电子数。集电极电流约为基准电流的β(共发射极电流增益)。对于小信号晶体管通常大于100,而在为大功率应用设计的晶体管中可以更小。
与场效应晶体管不同,BJT是一种低输入阻抗器件。此外,随着基极和发射极电压(VBE)的增加,基极、发射极电流和集电极、发射极电流(ICE)根据Shockley二极管模型和Ebers-Moll模型呈指数增长。由于这种指数关系,BJT具有FET更高的跨导。
双极晶体管可以通过暴露于光下进行导电,因为在基极区域中对光子的吸收产生作为基极电流的光电流;集电极电流约为光电流的β倍。为此设计的器件在封装中具有透明窗口,称为光电晶体管。
二、场效应晶体管(FET)
场效应晶体管主要用于在电子(在n沟道FET中)或空穴(p沟道FET)进行导通。 FET的四个端子称为源极,栅极,漏极和主体(衬底)。在大多数FET中,主体连接到封装内的源。
在FET中,漏极、源极电流通过将源极区域连接到漏极区域的导电沟道流动。电导率通过在栅极和源极端子之间施加电压时产生的电场而变化;因此在漏极和源极之间流动的电流由施加在栅极和源极之间的电压来控制。随着栅极电压(VGS)的增加,漏极、源极电流(IDS)在VGS低于阈值时呈指数增长,然后以大致二次速率在阈值以上的“空间电荷限制”区域。在现代设备中没有观察到二次性,例如在65纳米技术节点。对于窄带宽的低噪声,FET的较高输入电阻是有利的。
晶体管在电路中常用的电子元器件有:二极管、三极管、场效应管等,清楚的识别晶体管的类型是
PCBA加工制程中的基本技能。