晶体管
Transistor - 具有放大和开关功能的半导体器件
什么是晶体管？
晶体管（Transistor）是现代电子工业最核心的半导体器件，具有放大电信号和作为电子开关的功能。它是集成电路的基本构建块，支撑着整个现代电子技术的发展。
历史意义：晶体管的发明标志着电子工业从真空管时代进入半导体时代，使电子设备小型化、低功耗化成为可能。
晶体管的分类
双极晶体管(BJT)
利用电子和空穴两种载流子导电的晶体管，分为NPN和PNP两种类型。
| 类型 | 结构 | 控制方式 | 特点 |
|---|---|---|---|
| NPN | P区夹在两个N区之间 | 电流控制 | 常见类型，电子为多数载流子 |
| PNP | N区夹在两个P区之间 | 电流控制 | 空穴为多数载流子 |
场效应晶体管(FET)
利用电场效应控制导电沟道的晶体管，分为MOSFET、JFET等。
MOSFET
金属-氧化物-半导体场效应管，电压控制型，输入阻抗极高，分为N沟道和P沟道
JFET
结型场效应管，利用PN结耗尽区控制沟道
IGBT
绝缘栅双极晶体管，结合BJT和MOSFET优点，用于高压大电流场合
BJT主要参数
- 集电极-发射极电压(VCEO)：集电极和发射极之间的最大耐压
- 集电极电流(IC)：最大允许集电极电流
- 直流电流放大系数(hFE)：集电极电流与基极电流的比值
- 特征频率(fT)：放大系数下降到1时的频率，表示高频特性
- 饱和压降(VCEsat)：饱和导通时集电极-发射极之间的压降
MOSFET主要参数
- 漏极-源极电压(VDS)：漏极和源极之间的最大耐压
- 漏极电流(ID)：最大允许漏极电流
- 栅极-源极阈值电压(VGSth)：开始导通的栅极电压
- RDS(on)：导通时的漏-源电阻，越小越好
- 栅极电荷(Qg)：开关速度相关参数
主要应用
放大电路
音频放大、射频放大、信号调理
开关电路
数字逻辑、继电器驱动、电机控制
电源管理
DC-DC转换器、稳压器、开关电源
模拟电路
运算放大器输入级、电流镜、偏置电路
BJT vs MOSFET
| 特性 | BJT | MOSFET |
|---|---|---|
| 控制方式 | 电流控制 | 电压控制 |
| 输入阻抗 | 中 | 极高 |
| 驱动功耗 | 较大 | 极小 |
| 开关速度 | 中等 | 快 |
| 导通损耗 | Vce饱和压降 | Rds(on)×Id |
| 适用场合 | 低电压小电流放大 | 高压大电流开关 |
选型要点
- 根据电压电流需求选择合适的规格
- 高频应用关注fT或开关速度参数
- 功率应用注意散热设计
- BJT注意hFE的分布和温度特性
- MOSFET注意Rds(on)和栅极电荷