电力晶体管回收基础知识

一、按半导体材料和极性分类

按晶体管回收使用的半导体材料可分为硅材料晶体管回收和锗材料晶体管回收。按晶体管回收的极性可分为锗NPN型晶体管回收、锗PNP晶体管回收、硅NPN型晶体管回收和硅PNP型晶体管回收。

二、按结构及制造工艺分类

晶体管回收按其结构及制造工艺可分为扩散型晶体管回收、合金型晶体管回收和平面型晶体管回收。

三、按电流容量分类

晶体管回收按电流容量可分为小功率晶体管回收、中功率晶体管回收和大功率晶体管回收。

四、按工作频率分类

晶体管回收按工作频率可分为低频晶体管回收、高频晶体管回收和超高频晶体管回收等。

五、晶体管回收按功能和用途分类

晶体管回收按功能和用途可分为低噪声放大晶体管回收、中高频放大晶体管回收、低频放大晶体管回收、开关晶体管回收、达林顿晶体管回收、高反压晶体管回收、带阻晶体管回收、带阻尼晶体管回收、微波晶体管回收、光敏晶体管回收和磁敏晶体管回收等多种类型。

1、电力晶体管回收

电力晶体管回收按英文GiantTransistor直译为巨型晶体管回收，是一种耐高电压、大电流的双极结型晶体管回收（BipolarJunctionTransistor—BJT），所以有时也称为PowerBJT；其特性有：耐压高，电流大，开关特性好，但驱动电路复杂，驱动功率大；GTR和普通双极结型晶体管回收的工作原理是一样的。

2、光晶体管回收

光晶体管回收（phototransistor）由双极型晶体管回收或场效应晶体管回收等三端器件构成的光电器件。光在这类器件的有源区内被吸收，产生光生载流子，通过内部电放大机构，产生光电流增益。光晶体管回收三端工作，故容易实现电控或电同步。光晶体管回收所用材料通常是砷化镓（CaAs），主要分为双极型光晶体管回收、场效应光晶体管回收及其相关器件。双极型光晶体管回收通常增益很高，但速度不太快，对于GaAs-GaAlAs，放大系数可大于1000，响应时间大于纳秒，常用于光探测器，也可用于光放大。场效应光晶体管回收响应速度快（约为50皮秒），但缺点是光敏面积小，增益小（放大系数可大于10），常用作极高速光探测器。与此相关还有许多其他平面型光电器件，其特点均是速度快（响应时间几十皮秒）、适于集成。这类器件可望在光电集成中得到应用。

3、双极晶体管回收

双极晶体管回收（bipolartransistor）指在音频电路中使用得非常普遍的一种晶体管回收。双极则源于电流系在两种半导体材料中流过的关系。双极晶体管回收根据工作电压的极性而可分为NPN型或PNP型。

4、双极结型晶体管回收

双极结型晶体管回收（BipolarJunctionTransistor—BJT）又称为半导体三极管，它是通过一定的工艺将两个PN结结合在一起的器件，有PNP和NPN两种组合结构；外部引出三个极：集电极，发射极和基极，集电极从集电区引出，发射极从发射区引出，基极从基区引出（基区在中间）；BJT有放大作用，重要依靠它的发射极电流能够通过基区传输到达集电区而实现的，为了保证这一传输过程，一方面要满足内部条件，即要求发射区杂质浓度要远大于基区杂质浓度，同时基区厚度要很小，另一方面要满足外部条件，即发射结要正向偏置（加正向电压）、集电结要反偏置；BJT种类很多，按照频率分，有高频管，低频管，按照功率分，有小、中、大功率管，按照半导体材料分，有硅管和锗管等；其构成的放大电路形式有：共发射极、共基极和共集电极放大电路。

5、场效应晶体管回收

场效应晶体管回收（fieldeffecttransistor）利用场效应原理工作的晶体管回收。英文简称FET。场效应就是改变外加垂直于半导体表面上电场的方向或大小，以控制半导体导电层（沟道）中多数载流子的密度或类型。它是由电压调制沟道中的电流，其工作电流是由半导体中的多数载流子输运。这类只有一种极性载流子参加导电的晶体管回收又称单极型晶体管回收。与双极型晶体管回收相比，场效应晶体管回收具有输入阻抗高、噪声小、极限频率高、功耗小，制造工艺简单、温度特性好等特点，广泛应用于各种放大电路、数字电路和微波电路等。以硅材料为基础的金属？氧化物？半导体场效应管（MOSFET)和以砷化镓材料为基础的肖特基势垒栅场效应管（MESFET）是两种最重要的场效应晶体管回收，分别为MOS大规模集成电路和MES超高速集成电路的基础器件。

6、静电感应晶体管回收

静电感应晶体管回收SIT(StaticInductionTransistor)诞生于1970年，实际上是一种结型场效应晶体管回收。将用于信息处理的小功率SIT器件的横向导电结构改为垂直导电结构，即可制成大功率的SIT器件。SIT是一种多子导电的器件，其工作频率与电力MOSFET相当，甚至超过电力MOSFET，而功率容量也比电力MOSFET大，因而适用于高频大功率场合，目前已在雷达通信设备、超声波功率放大、脉冲功率放大和高频感应加热等某些专业领域获得了较多的应用。

但是SIT在栅极不加任何信号时是导通的，栅极加负偏压时关断，这被称为正常导通型器件，使用不太方便。此外，SIT通态电阻较大，使得通态损耗也大，因而SIT还未在大多数电力电子设备中得到广泛应用。

7、单电子晶体管回收

用一个或者少量电子就能记录信号的晶体管回收。随着半导体刻蚀技术和工艺的发展，大规模集成电路的集成度越来越高。以动态随机存储器(DRAM)为例，它的集成度差不多以每两年增加四倍的速度发展，预计单电子晶体管回收将是最终的目标。目前一般的存储器每个存储元包含了20万个电子，而单电子晶体管回收每个存储元只包含了一个或少量电子，因此它将大大降低功耗，提高集成电路的集成度。在调制掺杂异质结界面形成的二维电子气上面，制作一个面积很小的金属电极，使得在二维电子气中形成一个量子点，它只能容纳少量的电子，也就是它的电容很小，小于一个？F(10~15法拉)。

当外加电压时，如果电压变化引起量子点中电荷变化量不到一个电子的电荷，则将没有电流通过。直到电压增大到能引起一个电子电荷的变化时，才有电流通过。因此电流-电压关系不是通常的直线关系，而是台阶形的。这个实验在历史上第一次实现了用人工控制一个电子的运动，为制造单电子晶体管回收提供了实验依据。为了提高单电子晶体管回收的工作温度，必须使量子点的尺寸小于10纳米，目前世界各实验室都在想各种办法解决这个问题。有些实验室宣称已制出室温下工作的单电子晶体管回收，观察到由电子输运形成的台阶型电流——电压曲线，但离实用还有相当的距离。

8、绝缘栅双极晶体管回收

绝缘栅双极晶体管回收（Insulate-GateBipolarTransistor—IGBT）综合了电力晶体管回收（GiantTransistor—GTR）和电力场效应晶体管回收（PowerMOSFET）的优点，具有良好的特性，应用领域很广泛；IGBT也是三端器件：栅极，集电极和发射极。

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