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芯片中晶体管到底是个什么东西?

  我们经常听到某某芯片,每平方毫米有几百万,几千万,甚至上亿个晶体管。试问,晶体管是个什么东西?这么小的晶体管是怎么一个一个做成的?这么多的晶体管是怎么安装上去的? copyright dedecms

  从英文上解释,transistor(晶体管 )可以看作是transfer(转移) - resistor(电阻器)的组合,它是一种调节电流或电压的装置,可以开关或放大信号,作为集成电路中的基本元素,集成电路由大量与电路互连的晶体管组成。最新的英特尔CPU中的晶体管就长下面这个样子: copyright dedecms

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  可能大家看的还是一脸懵逼,那打个简单比方,电流就像水的流量,电压就是水的压力,相同管径下,水压越大,水的流量也就越大,相同水压下,管径越小,水的流量就越小(注意是流量,不是流速,想想把水龙头开小和开大放一桶水需要的时间,显然开小时需要用时更多)。 内容来自dedecms

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  晶体管就像水管中的水阀,可以用来控制流量的机制。这个水阀通常有三种状态:

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  晶体管可以做同样的事情,在完全关闭(开路)和完全开路(短路)之间的某个点线性控制电路中的电流。水管管径的大小与电路中的电阻类似,如果一个阀门可以精确调节管道的大小,那么晶体管可以精确调节两极之间的电阻。 织梦内容管理系统

  至于晶体管是怎么做成的,那就不是只言片语能说完的,基本上沙子的进化之旅,也是芯片技术中最难的制造技术了。有兴趣的话可以查查资料或关注下我们,会得到你想要的答案。

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  哦,对了,忘了回答了,他不是安装上去的,就下一楼所说的一样,他有一块玻璃基板,然后通过在一个类似于真空环境的情况下把它涂覆上去,然后经过一个曝光,曝光下面有个掩膜板(mask),然后下面最下面是我们涂覆的玻璃基板,让我们也掩膜板形状是根据厂家的设定来改变的。还可以根据我们的想法做出不一样的形状,从而做出不一样的东西,就像这样的,一直在重复涂覆,曝光,沉积,完成这些工程,就会在一个很小的一个东西上面出现几十亿个晶体管在上面。而那个晶体管是很小的,需要我们用,高倍显微镜放大几十倍才能看到他的形状,它的形状就是用掩膜板的不同形状曝光出来的。其间我们就会在,所有的工程当中,做完一次,下的曝光或者沉积或者涂覆,都会有人检查这些,所以这是一个很庞大的系统化的工作。很神奇。比方说我们的面板TFT-LCD,就是电视屏幕就是这样的。希望回答会帮到你,比较书面化。 dedecms.com

  一般说的晶体管,是指——三极管,有三个脚,基极,发射极,集电极。晶体三极管主要有三个功能,1断开,2放大,3闭合。集电极通过负载接电源正极,发射极接负电,基极是控制。基极电压比发射极电压低≯0.6伏(为了更好的断路基极电压比发射极电压更低)发射极与集电极之间是断路,相当于开关是断开的;基极电压大于0.6伏,基极与发射极之间有电流(必须有)!发射极与集电极也就有电流!是基极电流的(贝塔β)倍,基极电流有微小的变化,集电极电流就会有很大的变化,这种情况就是晶体三极管的放大原理;基极电压再高,基极电流再高,集电极与发射极电流也高,但是高到一定时候(集电极电流X负载的电阻等于负载上的电压接近电源电压),集电极与发射极之间电压接近于零,此时晶体三极管相当于短路。

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  晶体管是有电信号放大功能与切换功能的最具有代表性的半导体器件。最初的晶体管是1947年美国的BTL(贝尔电话研究所)发明的,从此之后各种各样类型的晶体管被开发和改良,直到现在。

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  晶体管中根据半导体的种类、结构和工作原理可分为很多种,现在使用的最具代表性的晶体管如表1所示。晶体管大致可以分为单极型和双极型两类。

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  单极型正如其名,与电子和空穴中某一种载流子的运动有关。由于单极型晶体管通过电压(电场)动作,因此被称为FET(场效应晶体管)。 dedecms.com

  另外,双极型与电子和空穴这两种载流子有关,并通过电流运作。双极型晶体管根据p型半导体和n型半导体组合的不同,有pnp型和npn型两种。

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  单极型晶体管,根据栅极结构的不同分为MOSFET(MOS场效应晶体管)、JFET(接合型场效应晶体管)、MESFET(金属半导体场效应晶体管)。

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  FET分为以电子作为载流子的n沟道型和以空穴作为载流子的p沟道型。另外MOSFET和MESFET分别有栅极中不加电压就不传导的增强型和不加电压也可以传导的耗尽型,而JFET只有耗尽型。 织梦好,好织梦

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  百度了一张,大概是这样子。我记得以前看过一张图片,最开始的晶体管,比人手掌还大,所以那时候电脑那么大,性能也很低。而现在芯片大多数采用mos管,mos管的优点之一就是体积小,相对于晶体管而言,同样的面积容纳更多的mos管。mos管结构如下

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  标有p的位置可以理解为带正电,n的地方带有负电,当g极也就是栅极加了一定的电压后,沟道就会导通。

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  工艺上说的制程一般也可以理解成导电沟道的长度,不过英特尔,台积电,三星的制程都没有一个统一的标准,我记得好像是台积电的16nm还赶不上英特尔的20nm,所以这个制程也有点迷 。 织梦内容管理系统

  晶体管全称双极型三极管(Bipolar junction transistor,BJT)又称晶体三极管,简称三极管,是一种固体半导体器件,可用于检波、整流、放大、开关、稳压、信号调制等。晶体管作为一种可变开关.基于输入的电压,控制流出的电流,因此晶体管可用作电流的开关。和一般机械开关(如Relay、switch)不同的是:晶体管是利用电讯号来控制,而且开关速度非常快,在实验室中的切换速度可达100吉赫兹以上。 本文来自织梦

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  晶体管按其结构分为NPN型和PNP型两类。晶体管结构与符号如图所示。它们都有三个区:集电区、基区、发射区;从这三个区引出的电极分别称为集电极c(Collector)、基极b(Base)和发射极e(Emitter)。两个PN结:发射区与基区之间的PN结称为发射结J,基区与集电区之间的PN结称为集电结J。 copyright dedecms

  两种管子的电路符号的发射极箭头方向不同,箭头方向表示发射结正偏时发射极电流的实际方向。 织梦内容管理系统

  应当指出,晶体管绝不是两个PN结的简单连接。它采用了以下制造工艺:基区很薄且掺杂浓度低,发射区掺杂浓度高,集电结面积比发射结的面积大等。这些都是为了保证晶体管具有较好的电流放大作用。

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  晶体管种类很多。除上述的按结构分为NPN型和PNP型外,按工作频率可分为低频管和高频管;按功率大小可分为小功率管、中功率管和大功率管;按所用

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  分为硅管和锗管;按用途分为放大管和开关管等。晶体管命名方法参阅附录B表B一-1。例如3AX31B为锗材料PNP型低频小功率晶体管,序号为31,规格号为B。3DG6C为硅材料NPN型高频小功率管,序号为6,规格号为C。3DA2A为硅材料高频大功率晶体管,序号为2,规格号为A。

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