描述
晶体管的发明彻底改变了人类文明,智能手机的核心处理器只能依靠这一技术, 处理器有大约20亿个晶体管,其作用令人难以置信。
那么,微型设备是如何工作的呢?晶体管就像一个开关,没有活动部件,它们可以放大弱信号,事实上,放大器是晶体管的基本应用。
让我们先了解晶体管的原理,然后再回到应用部分。
晶体管由半导体制成,如硅。每个硅原子与四个硅原子连接,硅价电子层中有四个电子。让我们用四只手代替硅原子,每只手拿着一个电子。这些电子产品中的每与相邻的硅原子共享,称为共价键。目前,电子在各自的共价键中。
如果纯硅通电,电子必须吸收一些能量并成为自由电。
虽然纯硅的导电率低,但是有一个叫DOPING该技术可以提高半导体的导电性。例如,如果您注入价格为5的磷,一个电子将在系统中自由移动,称为N型DOPING。
此外,如果你注入价格为3的硼,将有一个放置电子的空间。这个空间是我们所知道的一个空相邻的电子可以随时填充。这种电子运动也可以看作是空穴对位运动。我们称之为P型DOPING。
假如你有以下方法DOPE硅晶片,然后晶体管就诞生了。
但如果你真的想知道晶体管是如何工作的,我们必须弄清楚在元件层面发生了什么。例如,二极管将硅晶体的一侧放在硅晶体的一侧DOPEP型,另一边DOPE形成N型,然后形成二极管。
有趣的事情发生在N部分和P部分之间的交界处。大量聚集在那里的电子将在自然趋势下迁移到P部分的空穴,这将使P部分的边界轻微负电,而N部分轻微正电,导致电场防止任何电子进一步迁移。
如果你如上所示地给二极管接上电源,电源会吸引电子与空穴。在这个情况下是不可能有电流的,然而,如果你反转电源,情况就相当不同。
假设电源有足够的电压来克服(potential barrier)当电子通过电位障时,它们会耗尽能量,很容易占据P部分的空穴。
然而,由于正极的吸引力,这些电子可以立即跳入P附近的空穴,并流入外部电路,这被称为二极管的正偏压。
仔细记住二极管的简单原理,就能轻松理解晶体管的操作。
现在回到晶体管,注意到P层很窄,DOPE浅度,你可以很容易地看到晶体管基本上是的两个二极管夹层。
因此,无论您如何连接电源,一侧的二极管总是反向偏压并阻塞电流,这表明晶体管处于关闭状态。
现在我们将第二个电源连接到上述地点,应该有足够的电压来克服电位障。
这只是一个正向偏压二极管,所以大量的电子会从N部分发出,就像有些电子会与空穴结合,跳过相邻的空穴并流向二极管一样BASE(基极)。
但剩下的电子已经跨越了P。剩下的电子会做什么?剩下的电子将被第一个电源的正极吸引,并像上面所示的那样流动。
请注意,P部分非常狭窄,这确保没有电子流向第二个电源的正极,瞬间变小BASE(基极)电流放大到大COLLECTOR(集极)电流,你很容易察觉到晶体管各极命名与电流性质的关系。
如果能提高基极电流,集极电流也会按比例增加,这是一个关于电流放大的易懂案例。
我们讨论的晶体管被称为双极晶体管。我们用现实取代了象征性的晶体管。您可以使用更多的晶体管来进一步改善放大电路。
晶体管的基极与第一个晶体管的发射极相连。如果在输入端引入微弱的波动信号,如麦克风,则在扬声器处获得放大信号。
你会注意到这个基本电路还有一件有趣的事情,那就是晶体管可以根据施加电压开关。
这里的晶体管用作开关。晶体管的性质打开了数字电子学和数字存储器的大门,使用了两个BJT(双极晶体管)可以构建计算机的基本动态存储元件Flip-Flop(触发器)。
责任编辑:tzh
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