晶体管全称为“晶体三极管”,是由三个材料不同的半导体材料制成的电子器件。它最早由美国贝尔实验室的三位科学家肖克利、巴丁和布拉顿于1947年共同发明,是当代电子技术中最为重要的器件之一。晶体管之所以受到广泛应用和推广,主要是因为它具有小型化、可靠性高等优点,广泛应用于各个领域,如通讯、计算机和电子器材等。
晶体管由n型掺杂半导体管(Emitter)、p型掺杂半导体基(Base)和n型掺杂半导体集电器(Collector)组成。其中n型掺杂半导体管的一端是发射极(Emitter),另一端是基极(Base);p型掺杂半导体基夹在n型半导体管的中部,是控制电流的关键部分;n型掺杂半导体集电器则是在晶体管工作中输出信号的地方。晶体管的工作原理是基础电流的变化将控制晶体管的电导率,从而控制了它的集电极和发射极之间的电流,实现了信号的放大。
晶体管的特点是具有小型化、耗电量低,且高频性能好的特点。它比电子管更小型化、更可靠、更寿命长。另外,晶体管的功耗低,体积也小,方便携带,不仅广泛应用于电视机、收音机、手机等消费类电子产品,也被应用于军事、医疗、航空等重要领域。此外,晶体管还被广泛应用于计算机 CPU 中,以及存储器、显卡、网络接口卡等领域。
晶体管的发展趋势主要是朝着高频、低功耗、小型化、高可靠性、低成本、多功能方向发展。为了适应现代社会的快速发展,晶体管制造商不断地推出各种新型晶体管。例如,现代晶体管可以通过微电子加工技术制造出非常小型的晶体管,从而使电子设备的体积被缩小到极小的程度。另外,合金材料、高温超导体等材料的应用也将会推动晶体管的一个重大技术的飞跃,从而使其应用领域更加广泛。