트랜지스터

Transistor
다른 용도는 트랜지스터(동음이의)를 참조하십시오.
BJT 트랜지스터 패키지 크기 비교(왼쪽에서 오른쪽으로): SOT-23, TO-92, TO-126, TO-3
게이트(G), 바디(B), 소스(S) 및 드레인(D) 단자를 나타내는 금속 산화물 반도체 전계효과 트랜지스터(MOSFET).게이트는 절연층(분홍색)에 의해 차체와 분리되어 있습니다.

트랜지스터는 전기 신호와 전력을 증폭하거나 전환하는 데 사용되는 반도체 장치입니다.트랜지스터는 현대 [1]전자제품의 기본 구성 요소 중 하나입니다.반도체 재료로 구성되며, 보통 전자 회로에 연결하기 위한 최소 3개의 단자가 있습니다.한 쌍의 트랜지스터 단자에 인가되는 전압 또는 전류가 다른 한 쌍의 단자를 통해 전류를 제어합니다.제어(출력) 전력이 제어(입력) 전력보다 높을 수 있으므로 트랜지스터는 신호를 증폭할 수 있습니다.일부 트랜지스터는 개별적으로 패키지화되어 있지만, 많은 트랜지스터가 집적회로에 내장되어 있습니다.

오스트리아-헝가리 물리학자 율리우스 에드가 릴리엔펠트는 1926년 전계효과 트랜지스터의 개념을 제안했지만, 당시에는 [2]실제로 작동하는 장치를 만드는 것이 불가능했다.최초의 작동 장치는 1947년 미국 물리학자 존 바딘과 월터 브래튼이 벨 연구소에서 윌리엄 쇼클리 밑에서 작업하던 중 발명한 점 접촉 트랜지스터이다.이 세 사람은 그들의 [3]업적으로 1956년 노벨 물리학상을 공동 수상했다.가장 널리 사용되는 트랜지스터는 1959년 [4][5][6]벨 연구소에서 모하메드 아탈라와 다원 칸에 의해 발명된 금속 산화물 반도체 전계효과 트랜지스터(MOSFET)입니다.트랜지스터는 전자 공학 분야에 혁명을 일으켰고, 무엇보다도 작고 저렴한 라디오, 계산기, 컴퓨터를 위한 길을 열었다.

대부분의 트랜지스터는 매우 순수한 실리콘으로 만들어지며 일부는 게르마늄으로 만들어지지만 다른 반도체 재료들도 가끔 사용됩니다.트랜지스터는 전계효과 트랜지스터에 1종류의 전하 캐리어를 가질 수도 있고 바이폴라 접합 트랜지스터 소자에 2종류의 전하 캐리어를 가질 수도 있다.진공관에 비해 트랜지스터는 일반적으로 크기가 작고 작동에 필요한 전력이 적습니다.일부 진공 튜브는 매우 높은 작동 주파수 또는 높은 작동 전압에서 트랜지스터에 비해 이점이 있습니다.많은 종류의 트랜지스터는 여러 제조업체에 의해 표준화된 사양으로 제조됩니다.

역사

주요 기사:트랜지스터의 역사
줄리어스 에드가 릴리엔펠트는 1925년에 전계효과 트랜지스터의 개념을 제안했다.

1907년에 발명된 진공관인 열전자 3극은 증폭된 무선 기술과 장거리 전화를 가능하게 했다.그러나 3극은 상당한 양의 전력을 소비하는 취약한 장치였다.1909년 물리학자 윌리엄 에클스는 이 결정 다이오드 [7]발진기를 발견했다.오스트리아-헝가리 물리학자 줄리어스 에드가 릴리엔펠트는 1925년 [8]캐나다에서 3극의 [9][10]고체 대체를 의도한 전계효과 트랜지스터(FET) 특허를 출원했다.릴리엔펠트는 1926년과 [12][13]1928년에[11] 미국에서도 동일한 특허를 출원했다.그러나 Lilienfeld는 자신의 장치에 대한 연구 기사를 발표하지 않았고 그의 특허는 작동하는 프로토타입의 구체적인 예를 들어주지 않았습니다.고품질 반도체 재료의 생산이 아직 수십 년이나 남았기 때문에, 릴렌펠트의 솔리드 스테이트 앰프 아이디어는 비록 그러한 장치가 [14]만들어졌더라도 1920년대와 1930년대에는 실용성을 찾지 못했을 것이다.1934년, 독일의 발명가 오스카 헤이엘은 비슷한 장치를 유럽에서 [15]특허 출원시켰다.

바이폴라 트랜지스터

1948년 벨 연구소의 존 바딘, 윌리엄 쇼클리, 월터 브래튼.바딘과 브래튼은 1947년에 포인트 접점 트랜지스터를 발명했고 쇼클리는 1948년에 양극 접합 트랜지스터를 발명했다.
1947년에 발명된 포인트 접점 트랜지스터인 최초의 동작 트랜지스터 복제품
상세 정보:점접점 트랜지스터 및 양극 접합 트랜지스터

1947년 11월 17일부터 1947년 12월 23일까지 뉴저지 머레이 힐에 있는 AT&T의 벨 연구소의 존 바딘과 월터 브래튼은 실험을 수행했고 게르마늄 결정체에 두 개의 금점 접점을 적용했을 때 [16]입력값보다 더 큰 출력 전력으로 신호가 생성되는 것을 관찰했다.솔리드 스테이트 물리 그룹의 리더인 William Shockley는 이 가능성을 보고 이후 몇 달 동안 반도체에 대한 지식을 크게 넓히기 위해 노력했습니다.트랜지스터라는 용어는 존 R에 의해 만들어졌다. 저항이라는 [17][18][19]용어의 수축으로 뚫어라.릴리언 호데슨과 비키 다이치에 따르면 쇼클리는 벨 연구소의 트랜지스터에 대한 첫 번째 특허는 전계효과에 기초해야 하며 그가 발명자로 지명되어야 한다고 제안했다.벨 연구소의 변호사들은 수년 전에 알려지지 않은 릴리엔펠트의 특허를 발굴한 후, 전기장을 "그리드"로 사용하는 전계효과 트랜지스터의 아이디어가 새로운 것이 아니기 때문에 쇼클리의 제안에 반대할 것을 권고했다.대신 1947년 바딘, 브라테인, 쇼클리가 발명한 것이 최초의 점접촉 [14]트랜지스터였다.이 업적을 인정받아 쇼클리, 바딘, 브래튼은 1956년 "반도체에 대한 연구와 트랜지스터 [20][21]효과의 발견"으로 노벨 물리학상을 공동 수상했다.

쇼클리의 연구팀은 처음에는 반도체의 전도성을 조절하는 방식으로 전계효과 트랜지스터(FET)를 구축하려 했으나 표면 상태, 매달림 결합, 게르마늄과 구리 화합물 등의 문제로 인해 실패하였다.기능하는 FET를 구축하지 못한 이면에 있는 불가사의한 이유를 이해하려고 하는 과정에서 그들은 대신 양극성 점 접점 및 접합 [22][23]트랜지스터를 발명하게 되었습니다.

1950년 허버트 마타레.그는 1948년 6월 독립적으로 포인트 접점 트랜지스터를 발명했다.

1948년 독일 물리학자 헤르베르트 마타레와 하인리히 웰커가 파리에 위치한 웨스팅하우스 자회사인 콤파니 데 프레인스 엣 시그노 웨스팅하우스에서 일하던 중 독립적으로 포인트 접점 트랜지스터를 발명했다.마타레는 제2차 세계대전 중 독일의 레이더 작업에서 실리콘과 게르마늄으로 수정 정류기를 개발한 경험이 있다.이 지식을 이용하여, 그는 1947년에 "간섭" 현상을 연구하기 시작했다.1948년 6월까지 점접점을 통해 전류가 흐르는 것을 목격한 마타레는 웰커사가 생산한 게르마늄 샘플을 사용하여 일관적인 결과를 도출했다. 이는 1947년 12월 바딘과 브라탱이 초기에 달성한 것과 유사하다.벨 연구소의 과학자들이 그들 이전에 트랜지스터를 이미 발명했다는 것을 깨달은 이 회사는 서둘러 프랑스 전화망에서 증폭된 사용을 위한 생산으로 전환하기 위해 1948년 [24][25][26]8월 13일 그의 첫 트랜지스터 특허를 출원했다.

최초의 양극 접합 트랜지스터는 1948년 6월 26일 특허를 출원한 벨 연구소의 윌리엄 쇼클리에 의해 발명되었다.1950년 4월 12일 Bell Labs의 화학자 Gordon Teal과 Morgan Sparks는 게르마늄 트랜지스터를 증폭하는 양극성 NPN 접합을 만드는 데 성공했습니다.벨 연구소는 1951년 [27][28]7월 4일 보도자료를 통해 이 새로운 "샌드위치" 트랜지스터의 발견을 발표했다.

필코 표면 배리어 트랜지스터는 1953년에 개발되어 생산되었다.

최초의 고주파 트랜지스터는 1953년 Philco에 의해 개발된 표면 장벽 게르마늄 트랜지스터로,[29] 최대 60MHz의 주파수에서 작동할 수 있습니다.이것들은 황산인듐(III) 제트로 양쪽에서 움푹 패인 부분을 n형 게르마늄 베이스에 식각하여 두께가 1만분의 몇 인치까지 만들어 졌다.움푹 패인 곳에 전기도금된 인듐이 집전기와 [30][31]이미터를 형성했다.

AT&T는 1953년 No.4A Toll Crossbar Switching System 회로에 트랜지스터를 처음 사용해 트랜지스터 카드에 부호화된 [32]라우팅 정보에서 트렁크 회로를 선택했습니다.웨스턴 일렉트릭 3A 포토 트랜지스터는 펀치 메탈 카드로부터 기계 부호화를 읽어냈다.

최초의 "프로토타입" 포켓 트랜지스터 라디오는 1953년 8월 29일부터 1953년 [33][34]9월 6일 사이에 IntermetALL(1952년 Herbert Mataré에 의해 설립된 회사)이 Internationale Funkausstellung Dusseldorf에서 선보였다.최초의 "생산" 포켓 트랜지스터 [21]라디오는 1954년 10월에 출시된 리젠시 TR-1이었다.산업개발엔지니어링 어소시에이트, I.D.E.A.와 댈러스 텍사스의 텍사스 인스트루먼트의 합작품으로 생산된 TR-1은 인디애나주 인디애나폴리스에서 제조되었습니다.그것은 4개의 트랜지스터와 1개의 게르마늄 다이오드가 있는 포켓에 가까운 크기의 라디오였다.산업 디자인은 시카고의 페인트, 티그, 페터틸 회사에 아웃소싱되었습니다.처음에는 블랙, 아이보리, 만다린 레드, 클라우드 그레이, 마호가니, 올리브 그린의 6가지 색상 중 하나로 출시되었습니다.다른 색깔들은 곧 [35][36][37]뒤따를 예정이었다.

최초의 "생산" 올 트랜지스터 자동차 라디오는 크라이슬러와 필코 사에 의해 개발되었으며 1955년 4월 28일자 월스트리트 저널에 발표되었다.크라이슬러는 1955년 [38][39][40]10월 21일 딜러점 쇼룸 층에 처음 출시된 1956년형 크라이슬러와 임페리얼의 신차 라인에서 1955년 가을부터 옵션 사양으로 올 트랜지스터 자동차 라디오인 Mopar 모델 914HR을 출시했다.

1957년에 출시된 소니 TR-63은 최초의 대량 생산 트랜지스터 라디오로, 트랜지스터 [41]라디오의 대량 시장 보급을 이끌었다.TR-63은 1960년대 [42]중반까지 전세계적으로 700만대를 판매했다.소니의 트랜지스터 라디오 성공으로 트랜지스터는 1950년대 [43]후반에 진공관을 대체하여 지배적인 전자 기술로 자리잡았다.

최초의 실리콘 트랜지스터는 1954년 1월 26일 Morris Tanenbaum에 의해 Bell Labs에서 개발되었습니다.최초의 상업용 실리콘 트랜지스터는 1954년 텍사스 인스트루먼트에 의해 생산되었다.이것은 벨 [44][45][46]연구소에서 일했던 고순도 크리스탈 재배 전문가인 고든 틸의 작품이다.

전계효과 트랜지스터

주요 기사:전계효과 트랜지스터

전계효과 트랜지스터(FET)의 기본 원리는 1926년 오스트리아 물리학자 율리우스 에드가 릴렌펠트가 MESFET와 유사한 장치에 대한 특허를 출원했을 때와 1928년 절연 게이트 전계효과 [47][48]트랜지스터에 대한 특허를 출원했을 때 처음 제안했다.FET의 개념은 1930년대 독일 엔지니어 Oskar Heil과 1940년대 William Shockley에 의해 이론화 되었다.

1945년에 JFET는 하인리히 [49]웰커에 의해 특허를 받았다.1952년 쇼클리의 JFET에 대한 이론적인 치료에 이어 1953년 조지 C에 의해 실용적인 JFET가 만들어졌다. 데이지와 이안 M.[50] 로스입니다

1948년 바딘은 반전층이 있는 절연 게이트 FET(IGFET)인 MOSFET의 시조 특허를 취득했습니다.바딘의 특허와 반전층의 개념은 오늘날 [51]CMOS 기술의 기초를 형성하고 있습니다.

MOSFET(MOS 트랜지스터)

주요 기사: MOSFET
1959년 벨연구소에서 모하메드 아탈라(왼쪽)와 다원 칸(오른쪽)이 MOSFET(MOS 트랜지스터)를 발명했다.

반도체 업체들은 반도체 산업 초기에 접합 트랜지스터에 초점을 맞췄다.접합 트랜지스터는 대량 생산이 어려운 비교적 부피가 큰 소자였기 때문에 몇 가지 특수한 용도로만 사용할 수 있었습니다.전계효과 트랜지스터(FET)는 접합 트랜지스터에 대한 잠재적 대안으로 이론화되었지만, 연구자들은 처음에는 외부 전기장이 물질을 [52]투과하는 것을 막는 성가신 표면 상태 장벽 때문에 FET가 제대로 작동하도록 할 수 없었습니다.

1950년대에 이집트 엔지니어 모하메드 아탈라는 Bell Labs에서 실리콘 반도체의 표면 특성을 조사하였고, 그는 반도체 소자 제작의 새로운 방법을 제안하였습니다. 실리콘 웨이퍼를 실리콘 산화물의 절연층으로 코팅하여 전기가 전도성 실리콘에 확실하게 침투할 수 있도록 하여, 실리콘 웨이퍼를 아래의 전도성 실리콘을 극복하였습니다.전류가 반도체 층에 도달하는 것을 막는 표면 상태.이것은 표면 패시베이션으로 알려져 있는데, 후에 실리콘 집적회로의 [53][54]양산을 가능하게 하면서 반도체 산업에 있어 중요한 방법이 되었다.그는 [55]1957년에 그의 연구 결과를 발표했다.표면 부동화법을 바탕으로 그는 금속 산화물 반도체(MOS)[53] 공정을 개발했다.그는 MOS 공정이 한국인 동료 Dawon [53]Khang의 도움을 받아 처음으로 실리콘 FET를 만드는 데 사용될 수 있다고 제안했다.

금속 산화물 반도체 전계효과 트랜지스터(MOSFET) 또는 [4][5]MOS 트랜지스터는 1959년 모하메드 아탈라와 다원 칸에 의해 발명되었습니다.MOSFET는 다양한 [52]용도로 소형화되고 대량 생산될 수 있는 최초의 진정한 콤팩트 트랜지스터였다.자기정렬 CMOS 프로세스에서는 게이트층([56]: p.1 (see Fig. 1.1) 폴리실리콘 또는 금속)이 확산층을 교차하는 위치에 트랜지스터가 형성된다.MOSFET는 높은 확장성,[57] 훨씬 낮은 전력 소비량, 그리고 양극성 접합 [58]트랜지스터보다 높은 밀도를 통해 고밀도 [6]집적회로를 구축할 수 있게 되었고, 10,000개 이상의 트랜지스터를 [59]하나의 IC에 집적할 수 있게 되었습니다.

CMOS(Complementary MOS)[60]는 1963년 Fairchild Semiconductor의 Chih-Tang Sah와 Frank Wanlass에 의해 발명되었습니다.플로팅 게이트 MOSFET에 대한 첫 보고서는 1967년 [61]다원 칸과 사이먼 스제에 의해 작성되었다.이중 게이트 MOSFET는 1984년 세키가와 토시히로 전기기술연구소 연구원과 하야시 [62][63]유타카 연구원에 의해 처음 시연되었다.3D 비평면 멀티게이트 MOSFET의 일종인 Fin Field-Effect Transistor(핀 [64][65]전계효과 트랜지스터)는 1989년 히타치 중앙연구소 다이히사모토 교수팀의 연구에서 비롯됐다.

중요성

트랜지스터는 사실상 모든 현대 전자제품의 핵심 활성 부품입니다.따라서 많은 사람들은 트랜지스터를 20세기의 [66]가장 위대한 발명품 중 하나로 여긴다.

Bell Labs의 첫 번째 트랜지스터 발명은 [67]2009년에 IEEE 마일스톤으로 명명되었습니다.IEEE 마일스톤 목록에는 1948년 접합 트랜지스터와 1959년 [68]MOSFET의 발명도 포함되어 있습니다.

MOS 트랜지스터로도 알려진 MOSFET(금속 산화물 반도체 전계효과 트랜지스터)는 컴퓨터, 전자제품에서[54] [69]스마트폰과 같은 통신 기술에 이르는 다양한 응용 분야에서 가장 널리 사용되는 트랜지스터입니다.MOSFET는 가장 중요한 트랜지스터로 [70]여겨져 왔고, 아마도 전자 [71]공학에서 가장 중요한 발명이며, 현대 [72]전자학의 탄생으로 여겨져 왔다.MOS 트랜지스터는 20세기 후반부터 현대 디지털 전자제품의 기본 구성 요소가 되어 디지털 [73]시대를 위한 길을 열어 왔습니다.미국 특허상표청은 이를 "전세계의 삶과 문화를 변화시킨 획기적인 발명품"[69]이라고 칭한다.오늘날 사회에서 트랜지스터의 중요성은 트랜지스터당 비용이 놀라울 정도로 낮은 고도로 자동화된 공정(반도체 소자 제작)을 사용하여 대량 생산할 수 있는 능력에 달려 있습니다.MOSFET는 [74]2018년까지 13조개 이상의 제품이 생산되어 지금까지 가장 많은 수의 인공물체이다.

비록 일부 회사들은 각 10억 개별적으로 포장된 이상을 생산하(이산으로 알려져)MOS트랜지스터마다 year,[75] 대다수의 트랜지스터들이 지금 발생하는 집적 회로(종종 IC마이크로칩 또는 단순히 칩으로 짧아져)과 더불어 다이오드, 레지스터, 콘덴서와 다른 전자적 요소들을 완전한 e.lect로닉 회로로직 게이트는 최대 20개의 트랜지스터로 구성되어 있는 반면, 2021년 현재 첨단 마이크로프로세서는 최대 390억 개의 트랜지스터(MOSFET)[76]를 사용할 수 있습니다.

트랜지스터의 저비용, 유연성 및 신뢰성은 트랜지스터를 유비쿼터스 장치로 만들었다.트랜지스터화된 메카트로닉 회로는 기기 및 기계 제어에서 전기 기계 장치를 대체했습니다.제어 기능을 수행하기 위해 표준 마이크로컨트롤러를 사용하고 컴퓨터 프로그램을 작성하는 것이 동일한 기능을 제어하는 동등한 기계 시스템을 설계하는 것보다 종종 더 쉽고 저렴합니다.

조작의 심플화

Darlington 트랜지스터가 열리면서 실제 트랜지스터 칩(작은 정사각형)이 안에 보입니다.달링턴 트랜지스터는 사실상 같은 칩 위에 있는 두 개의 트랜지스터입니다.하나의 트랜지스터는 다른 트랜지스터보다 훨씬 크지만, 이 특별한 예는 전력 애플리케이션을 위한 것이기 때문에 대규모 집적에서의 트랜지스터에 비해 둘 다 큽니다.
n-p-n 바이폴라 트랜지스터의 라벨을 표시하는 간단한 회로도

트랜지스터는 한 쌍의 단자 사이에 인가되는 작은 신호를 사용하여 다른 쌍의 단자에서 훨씬 큰 신호를 제어할 수 있습니다.이 속성을 게인이라고 합니다.약한 입력 신호에 비례하는 더 강한 출력 신호인 전압 또는 전류를 생성할 수 있으므로 증폭기 역할을 할 수 있습니다.또는 트랜지스터는 전기적으로 제어되는 스위치로서 회로의 전류를 온/오프하기 위해 사용할 수 있으며, 여기서 전류량은 다른 회로 [77]소자에 의해 결정된다.

트랜지스터에는 두 가지 유형이 있으며, 회로에서 사용되는 방식에 약간의 차이가 있습니다.바이폴라 트랜지스터에는 베이스, 컬렉터 및 이미터라는 라벨이 붙은 단자가 있습니다.베이스 단자의 소량 전류(즉, 베이스와 이미터 사이에 흐르는 전류)는, 콜렉터와 이미터 단자간의 큰 전류를 제어 또는 전환할 수 있습니다.전계효과 트랜지스터의 경우 단자에 게이트, 소스 및 드레인 라벨이 부착되며 게이트의 전압은 소스와 [78]드레인 사이의 전류를 제어할 수 있습니다.

이미지는 회로의 일반적인 바이폴라 트랜지스터를 나타냅니다.베이스의 전류에 따라 이미터와 컬렉터 단자 간에 전하가 흐릅니다.내부적으로는 베이스 접속과 이미터 접속이 반도체 다이오드와 같이 동작하기 때문에 베이스 전류가 존재하는 동안 베이스와 이미터 간에 전압 강하가 발생합니다.이 전압의 양은 트랜지스터가 만들어지는 재료에 따라 달라지며 이를 [78]V라고 합니다BE.

스위치로서의 트랜지스터

접지된 이미터 구성에서 전자 스위치로 사용되는 BJT

트랜지스터는 일반적으로 디지털 회로에서 스위치 모드 전원 공급기와 같은 고출력 애플리케이션 및 로직 게이트와 같은 저전력 애플리케이션 모두에 대해 "켜짐" 또는 "꺼짐" 상태가 될 수 있는 전자 스위치로 사용됩니다.이 응용 프로그램의 중요한 파라미터에는 개폐 전류, 취급 전압 및 개폐 속도가 있으며, 개폐 시간은 상승 [78]및 하강 시간으로 특징지어집니다.

스위칭 회로에서 목표는 가능한 한 가까운 곳에서 오프 시 개방 회로, 온 시 단락 및 두 상태 간의 순간 천이를 갖는 이상적인 스위치를 시뮬레이션하는 것이다.파라미터는 "off" 출력이 연결된 회로에 영향을 미치기에는 너무 작은 누출 전류로 제한되고, "on" 상태의 트랜지스터의 저항이 회로에 영향을 미치기에는 너무 작으며, 두 상태 간의 전환이 충분히 빠르며 해로운 [78]영향을 미치지 않도록 선택됩니다.

표시된 라이트 스위치 회로와 같은 접지 이미터 트랜지스터 회로에서는 베이스 전압이 상승함에 따라 이미터 및 컬렉터 전류가 기하급수적으로 상승합니다.콜렉터에서 이미터에 대한 저항이 감소하기 때문에 콜렉터 전압이 떨어집니다.콜렉터와 이미터의 전압차가 제로(또는 거의 제로)인 경우 콜렉터의 전류는 부하저항(전구)과 공급전압에 의해서만 제한됩니다.전류가 컬렉터에서 이미터로 자유롭게 흐르기 때문에 이를 포화라고 합니다.포화 상태가 되면, 스위치는 [79]온이라고 불립니다.

스위칭 애플리케이션에 바이폴라 트랜지스터를 사용하려면 오프 상태의 차단 영역과 포화 영역(ON) 사이에서 작동하도록 트랜지스터를 바이어스해야 합니다.이를 위해서는 충분한 기본 드라이브 전류가 필요합니다.트랜지스터는 전류 게인을 제공하기 때문에 훨씬 적은 전류로 컬렉터 내의 비교적 큰 전류를 베이스 단자로 전환하는 것을 용이하게 한다.이러한 전류의 비율은 트랜지스터의 종류에 따라 다르며, 특정 유형의 경우에도 수집기 전류에 따라 달라집니다.그림과 같이 라이트 스위치 회로의 예에서는 트랜지스터가 [78]포화 상태가 되도록 충분한 베이스 전류를 공급하도록 저항을 선택합니다.기본 저항 값은 공급 전압, 트랜지스터 C-E 접합 전압 강하, 수집기 전류 및 증폭률 [80]베타에서 계산됩니다.

증폭기로서의 트랜지스터

증폭 회로, 분압 바이어스 회로가 있는 공통 이미터 구성

공통 이미터 증폭기는 전압(Vin)의 작은 변화가 트랜지스터의 베이스를 통해 작은 전류를 변화시키도록 설계되었으며, 전류 증폭과 회로의 특성이 결합되어 V의 작은in 흔들림이 [78]V의out 큰 변화를 발생시킵니다.

단일 트랜지스터 앰프의 다양한 구성이 가능하며, 일부는 전류 게인, 일부는 전압 게인, 일부는 둘 다 제공합니다.

휴대 전화로부터 텔레비전까지, 방대한 수의 제품에는 소리 재생, 무선 송신, 신호 처리를 위한 증폭기가 포함되어 있습니다.최초의 이산 트랜지스터 오디오 앰프는 수백 밀리와트를 간신히 공급했지만, 더 나은 트랜지스터를 사용할 수 있게 되고 앰프 아키텍처가 [78]진화하면서 전력과 오디오 충실도가 점차 높아졌습니다.

최대 수백 와트의 최신 트랜지스터 오디오 앰프는 일반적이며 비교적 저렴합니다.

진공관과의 비교

트랜지스터가 개발되기 전에는 진공(전자) 튜브(영국에서는 "열전자 밸브" 또는 "밸브")가 전자기기의 주요 활성 부품이었습니다.

이점

트랜지스터가 대부분의 애플리케이션에서 진공 튜브를 교체할 수 있었던 주요 이점은 다음과 같습니다.

  • 음극 히터(튜브 특유의 주황색 빛을 발생시키는)가 없으므로 전력 소비를 줄이고 튜브 히터가 예열될 때 지연을 제거하며 음극 중독 및 고갈로부터 면역됩니다.
  • 매우 작은 크기와 무게로 기기 크기를 줄입니다.
  • 다수의 초소형 트랜지스터를 하나의 집적회로로서 제조할 수 있다.
  • 몇 개의 셀만 있는 배터리와 호환되는 낮은 작동 전압.
  • 일반적으로 에너지 효율이 높은 회로가 가능합니다.특히 저전력 애플리케이션(예: 전압 증폭)의 경우 에너지 소비량은 튜브보다 훨씬 적을 수 있습니다.
  • 보완 장치를 사용할 수 있으며, 보완 대칭 회로를 포함한 설계 유연성을 제공합니다. 진공 튜브에서는 불가능합니다.
  • 기계적 충격 및 진동에 대한 감도가 매우 낮아 물리적 견고성을 제공하고 충격에 의한 스플리어스 신호(오디오 애플리케이션의 마이크로폰 등)를 사실상 제거합니다.
  • 유리 봉투의 파손, 누출, 가스 누출 및 기타 물리적 손상에 취약하지 않습니다.

제한 사항

트랜지스터에는 다음과 같은 제한이 있을 수 있습니다.

  • 진공관의 진공에 의한 높은 전자 이동성이 없기 때문에 고출력 고주파 작동에 적합합니다.예를 들어 일부 공중파 텔레비전 송신기 및 일부 위성의 증폭기로 사용되는 이동파 튜브에 사용됩니다.
  • 트랜지스터 및 기타 솔리드 스테이트 디바이스는 취급 시 정전기 방전을 포함한 매우 짧은 전기 및 열 이벤트에 의해 파손되기 쉽습니다.진공관은 전기적으로 훨씬 견고하다.
  • 그들은 방사선과 우주선에 민감하다(우주선 장치에 특수 방사선 경화 칩이 사용된다).
  • 오디오 어플리케이션에서 트랜지스터는 진공관의 특징인 저음파 왜곡(일명 튜브 사운드)이 없어 [81]일부에서는 선호합니다.

종류들

분류

BJT PNP symbol.svg PNP JFET P-Channel Labelled.svg P채널
BJT NPN symbol.svg NPN JFET N-Channel Labelled.svg N채널
BJT JFET
BJT 및 JFET 기호
IGFET P-Ch Enh Labelled.svg IGFET P-Ch Enh Labelled simplified.svg IGFET P-Ch Dep Labelled.svg P채널
IGFET N-Ch Enh Labelled.svg IGFET N-Ch Enh Labelled simplified.svg IGFET N-Ch Dep Labelled.svg N채널
MOSFET Enh MOSFET dep
MOSFET 기호

트랜지스터는 다음과 같이 분류됩니다.

  • 구조: MOSFET(IGFET), BJT, JFET, 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터(IGBT), 기타 유형[which?].
  • 반도체 재료(도판트):
  • 전기 극성(양극 및 음극):NPN, PNP(BJT), N채널, P채널(FET).
  • 최대 전력 정격: 낮음, 중간, 높음.
  • 최대 동작 주파수: 로우, 미디엄, 하이, 라디오(RF), 마이크로파 주파수(공통 이미터 또는 공통 소스 회로에서 트랜지스터의 최대 유효 주파수는 트랜지스터가 단일 전압 게인을 생성하는 주파수)의 약어인 f로T 나타냅니다.
  • 용도: 스위치, 범용, 오디오, 고전압, 슈퍼베타, 매치 페어.
  • 물리적 포장: 관통 구멍 금속, 관통 구멍 플라스틱, 표면 마운트, 볼 그리드 어레이, 전원 모듈(포장 참조).
  • 증폭률FEF h, β(트랜지스터 베타)[82] 또는m g(트랜스컨덕턴스).
  • 작동 온도: 극한 온도 트랜지스터 및 기존 온도 트랜지스터(-55~150°C(-67~302°F))극한 온도 트랜지스터에는 고온 트랜지스터(150°C(302°F) 이상)와 저온 트랜지스터(-55°C(-67°F) 미만)가 포함됩니다.최대 250°C(482°F)까지 열적으로 안정적인 고온 트랜지스터는 투과성 반결정 복합 폴리머와 높은 유리 전이 온도 절연 [83]폴리머를 혼합하는 일반적인 전략으로 개발할 수 있습니다.

따라서 특정 트랜지스터는 실리콘, 표면 실장, BJT, NPN, 저전력, 고주파 스위치로 설명할 수 있다.

기억력

트랜지스터 유형(전기 기호로 표시됨)을 기억하는 편리한 니모닉은 화살표의 방향을 포함합니다.BJT의 경우 n-p-n 트랜지스터 기호에서 화살표는 "Not Point iN"이 됩니다.p-n-p 트랜지스터 기호에는 "Points iN Priduously" 화살표가 표시됩니다.그러나 화살표는 일반적으로 반대(즉, 내부의 n-p-n 포인트에 대한 화살표)이므로 MOSFET 기반 트랜지스터 기호에는 적용되지 않습니다.

전계효과 트랜지스터(FET)

주요 기사:전계효과 트랜지스터
참고 항목: JFET
FET 및 I-Vdg 곡선의 동작.우선 게이트전압이 인가되지 않으면 채널 내에 반전전자가 없기 때문에 디바이스는 꺼진다.게이트 전압이 증가함에 따라 채널 내의 반전 전자 밀도가 증가하고 전류가 증가하여 장치가 켜집니다.

단극 트랜지스터라고도 하는 전계효과 트랜지스터는 전도에 전자(n채널 FET) 또는 구멍(p채널 FET)을 사용합니다.FET의 4개의 단자는 소스, 게이트, 드레인 및 본체(기판)로 명명됩니다.대부분의 FET에서 본문은 패키지 내의 소스에 연결되어 있으며, 이는 다음 설명에서 가정됩니다.

FET에서 드레인 대 소스 전류는 소스 영역과 드레인 영역을 연결하는 전도 채널을 통해 흐릅니다.게이트와 소스 단자 사이에 전압이 인가될 때 발생하는 전계에 의해 전도율이 변화하므로 드레인 및 소스 간에 흐르는 전류는 게이트와 소스 사이에 인가되는 전압에 의해 제어됩니다.게이트-소스 전압(VGS)이 증가하면 드레인-소스 전류(IDS)가 임계값보다 낮은 V에 대해GS 기하급수적으로 증가하고 임계값보다 높은 "공간 차지 제한" 영역에서 대략 2차 속도(I µDSGST (VT 2- V), 여기서 [84]드레인 전류가 시작되는 임계값 전압)로 증가합니다.예를 들어 65 nm 테크놀로지노드 [85]등 최신 디바이스에서는 2차 동작이 관찰되지 않습니다.

좁은 대역폭에서 노이즈가 낮은 경우에는 FET의 높은 입력 저항이 유리합니다.

FET는 접합부 FET(JFET)와 절연 게이트 FET(IGFET)의 두 패밀리로 나뉩니다.IGFET는 금속(게이트), 산화물(절연) 및 반도체 층에서 원래의 구조를 반영하는 금속 산화물-반도체 FET(MOSFET)로 더 일반적으로 알려져 있습니다.IGFET와 달리 JFET 게이트는 소스와 드레인 사이에 있는 채널과 함께 p–n 다이오드를 형성합니다.기능적으로 N채널 JFET는 마찬가지로 그리드와 음극 사이에 다이오드를 형성하는 진공관 3극과 동등한 고체 상태가 된다.또, 양쪽 모두 디폴트 모드로 동작해, 입력 임피던스가 높고, 입력 전압의 제어하에 전류를 통전한다.

금속-반도체 FET(MESFET)는 역바이어스 p-n 접합부가 금속-반도체 접합부로 대체되는 JFET이다.이들 및 HEMT(High Electron-Mobility Transistors, HFET)는 매우 높은 반송파 이동성을 가진 2차원 전자 가스를 전하 전송에 사용하는데 특히 적합합니다(몇 GHz).

FET는 게이트 투 소스 전압이 0인 채널의 온/오프 여부에 따라 고갈 모드와 확장 모드 유형으로 더욱 구분됩니다.강화 모드의 경우 채널이 0 바이어스로 꺼지고 게이트 전위가 전도성을 "향상"할 수 있습니다.고갈 모드의 경우 채널은 0 바이어스로 켜지고 게이트 전위(반대 극성)는 채널을 고갈시켜 전도를 줄일 수 있습니다.어느 모드든 게이트 전압이 높을수록 n채널 디바이스의 경우 높은 전류, p채널 디바이스의 경우 낮은 전류에 해당합니다.대부분의 IGFET는 확장 모드인 반면 다이오드 접합은 바이어스를 전송하여 확장 모드인 경우 전도하기 때문에 거의 모든 JFET가 고갈 모드입니다.

금속산화물반도체FET(MOSFET)

주요 기사: MOSFET

금속 산화물 반도체 전계효과 트랜지스터(MOSFET, MOS-FET 또는 MOS [6]FET)는 전계효과 트랜지스터의 일종으로, 반도체(일반적으로 실리콘)의 산화를 제어하여 제조됩니다.절연 게이트가 있으며, 이 게이트의 전압이 장치의 전도성을 결정합니다.인가된 전압의 양에 따라 전도도를 변경하는 이 기능은 전자 신호를 증폭하거나 전환하는 데 사용할 수 있습니다.MOSFET는 단연코 가장 일반적인 트랜지스터이며, 대부분의 현대 [73]전자제품의 기본 구성 요소입니다.MOSFET는 전 [86]세계 트랜지스터의 99.9%를 차지합니다.

바이폴라 접합 트랜지스터(BJT)

주요 기사:양극 접합 트랜지스터

양극성 트랜지스터는 다수의 반송파와 소수 반송파를 모두 사용하여 전도하기 때문에 그렇게 이름 붙여졌습니다.대량생산되는 트랜지스터의 첫 번째 유형인 양극성 접합 트랜지스터는 두 개의 접합 다이오드의 조합으로 두 개의 n형 반도체(n-p-n 트랜지스터) 사이에 끼인 p형 반도체 얇은 층 또는 두 개의 p형 반도체 사이에 끼인 n형 반도체 얇은 층(p-n-p tra)으로 구성됩니다.nsistor).이 구조에 의해 베이스 영역이라고 불리는 반도체의 얇은 영역에 의해 분리된 베이스-이미터 접합과 베이스-콜렉터 접합의 2개의 p-n 접합이 생성됩니다(간섭하는 반도체 영역을 공유하지 않고 배선된 2개의 접합 다이오드는 트랜지스터를 생성하지 않습니다).

BJT에는 이미터, 베이스 및 컬렉터의 3개의 반도체 레이어에 대응하는 3개의 단자가 있습니다.이미터 및 컬렉터의 전류는 비교적 작은 [87]기본 전류로 제어할 수 있기 때문에 증폭기에 유용합니다.활성영역에서 동작하는 n~p~n 트랜지스터에서 이미터-베이스 접합부는 전방 바이어스(접합부에서 전자와 구멍이 재결합), 베이스-콜렉터 접합부는 역바이어스(접합부에서 전자와 구멍이 형성되어 이동)되어 전자가 베이스 영역에 주입된다.베이스가 좁기 때문에 이들 전자의 대부분은 역바이어스 베이스-컬렉터 접합부로 확산되어 컬렉터로 스위프됩니다.아마도 전자의 100분의 1이 베이스에서 재결합할 것입니다.이것은 베이스 전류의 지배적인 메커니즘입니다.또한 베이스가 (이미터 및 콜렉터 영역에 비해) 가볍게 도핑되어 있기 때문에 재조합률이 낮아 베이스 영역 전체에 걸쳐 더 많은 캐리어를 확산시킬 수 있다.베이스에서 나올 수 있는 전자수를 제어함으로써 집전기로 들어가는 전자수를 [87]제어할 수 있다.수집기 전류는 기본 전류에 약 β(공통 이미터 전류 이득)를 곱한 값입니다.일반적으로 소신호 트랜지스터의 경우 100보다 크지만 고출력 용도로 설계된 트랜지스터에서는 더 작을 수 있습니다.

전계효과 트랜지스터(아래 참조)와 달리 BJT는 저입력 임피던스 디바이스입니다.또CE 베이스 이미터 전압(VBE)이 상승함에 따라 베이스 이미터 전류는 쇼클리 다이오드 모델 및 에버 몰 모델에 따라 기하급수적으로 증가한다.이러한 지수 관계 때문에 BJT는 FET보다 높은 트랜스컨덕턴스를 가집니다.

베이스 영역에서의 광자의 흡수는 베이스 전류로서 동작하는 광전류를 생성하기 때문에 바이폴라 트랜지스터는 빛에 대한 노광으로 전도할 수 있다.컬렉터 전류는 광전류의 약 β배이다.이를 위해 설계된 디바이스는 패키지에 투명한 창이 있으며 이를 포토 트랜지스터라고 합니다.

MOSFET 및 BJT 사용방법

MOSFET는 디지털 회로와 아날로그 [88]회로 모두에서 가장 널리 사용되는 트랜지스터로,[86] 전 세계 트랜지스터의 99.9%를 차지합니다.바이폴라 접합 트랜지스터(BJT)는 1950~1960년대에 가장 일반적으로 사용된 트랜지스터였습니다.1970년대에 MOSFET가 널리 보급된 후에도 BJT는 선형성이 높아 1980년대에 대부분의 전력 전자 애플리케이션에서 MOSFET 장치(전원 MOSFET, LDMOS 및 RF CMOS 등)가 이를 대체할 때까지 앰프와 같은 많은 아날로그 회로에서 트랜지스터로 선택되었습니다.집적회로에서 MOSFET의 바람직한 특성은 1970년대에 디지털 회로에 대한 거의 모든 시장 점유율을 차지할 수 있게 했다.이산 MOSFET(일반적으로 전원 MOSFET)는 아날로그 회로, 전압 조절기, 증폭기, 전력 송신기 및 모터 드라이버를 포함한 트랜지스터 애플리케이션에 적용할 수 있습니다.

기타 트랜지스터 타입

아베이로 대학 포르투갈어 포장도로에 만들어진 트랜지스터 기호
초기 바이폴라 트랜지스터의 경우 바이폴라 접합 트랜지스터 » 바이폴라 트랜지스터를 참조하십시오.

디바이스 식별

트랜지스터 소자의 지정에는 크게 3가지 식별기준이 사용된다.각각, 영숫자 프리픽스가 디바이스의 타입에 대한 힌트를 제공합니다.

전자 소자 기술 협의회(JEDEC)

JEDEC 부품 번호 체계는 1960년대에 미국에서 발전했습니다.JEDEC EIA-370 트랜지스터 디바이스 번호는 보통 2N으로 시작합니다.이것은 3단자 디바이스임을 나타냅니다.듀얼 게이트 전계효과 트랜지스터는 4단자 디바이스로 3N부터 시작합니다.프리픽스 뒤에는 디바이스 속성에 대해서는 중요하지 않은2자리, 3자리 또는 4자리 숫자가 이어집니다.단, 숫자가 적은 초기 디바이스는 게르마늄 디바이스인 경우가 많습니다.예를 들어 2N3055는 실리콘 n-p-n 파워 트랜지스터, 2N1301은 p-n-p 게르마늄 스위칭 트랜지스터입니다."A"와 같은 문자 접미사는 새로운 변형을 나타낼 때 사용되기도 하지만 그룹화를 얻는 경우는 거의 없습니다.

JEDEC 프리픽스테이블
프리픽스 종류 및 용도
1N 다이오드 등의 2단자 디바이스
2N 트랜지스터 또는 싱글 게이트 전계 효과 트랜지스터와 같은 3단자 장치
3N 듀얼 게이트 전계 효과 트랜지스터 등의 4단자 장치

일본공업표준(JIS)

일본에서는 JIS 반도체 [96]명칭(JIS-C-7012), 트랜지스터 디바이스의 라벨은 2S로 시작합니다(예: 2SD965). 단, 패키지에 "2S" 프리픽스가 표시되지 않는 경우가 있습니다(2SD965 및 2SC1815).이 시리즈에는 빨간색, 주황색, 파란색 등의 약자로 R, O, BL과 같은 접미사가 붙어 있는 경우가 있습니다.이것은 보다 엄격한FE h(게인) 그룹화와 같은 변형을 나타냅니다.

JIS 트랜지스터 프리픽스 테이블
프리픽스 종류 및 용도
2SA 고주파 p-n-p BJT
2SB 오디오 주파수 p–n–p BJT
2SC 고주파 n-p-n BJT
2SD 오디오 주파수 n–p–n BJT
2SJ P채널 FET(JFET 및 MOSFET 모두)
2 SK N채널 FET(JFET 및 MOSFET 모두)

유럽전자부품제조자협회(EECA)

유럽전자부품제조자협회(EECA)는 1983년 Pro Electron이 EECA와 합병할 때 물려받은 번호 체계를 사용한다.이 스킴은 2개의 문자로 시작합니다.첫 번째 글자는 반도체 타입(게르마늄의 경우 A, 실리콘의 경우 B, GaAs 등의 경우 C)입니다.두 번째 글자는 사용 목적(다이오드의 경우 A, 범용 트랜지스터의 경우 C 등)을 나타냅니다.3 자리수의 시퀀스 번호(산업 타입의 경우는 1 문자와2 자리)가 표시됩니다.초기 디바이스에서는 케이스 타입을 나타냅니다.접미사를 사용할 수 있으며 문자(예: "C"는[97] BC549C와 같이FE high h를 의미함) 또는 게인(예: BC327-25) 또는 전압 정격(예: BUK854-800A[98])을 나타내는 기타 코드가 뒤따를 수 있습니다.보다 일반적인 프레픽스는 다음과 같습니다.

EECA 트랜지스터 프리픽스테이블
프리픽스 종류 및 용도 예 등가 언급
AC 게르마늄, 소신호 AF 트랜지스터 AC126 NTE102A
AD 게르마늄, AF 파워 트랜지스터 AD133 NTE179
AF 게르마늄, 소신호 RF 트랜지스터 AF117 NTE160
AL 게르마늄, RF 파워 트랜지스터 ALZ10 NTE100
~하듯이 게르마늄, 스위칭 트랜지스터 ASY28 NTE101
AU 게르마늄, 전력 스위칭 트랜지스터 AU103 NTE127
BC 실리콘, 소신호 트랜지스터("범용") BC548 2N3904 데이터 시트
BD 실리콘, 파워 트랜지스터 BD139 NTE375 데이터 시트
BF 실리콘, RF(고주파) BJT 또는 FET BF245 NTE133 데이터 시트
BS 실리콘, 스위칭 트랜지스터(BJT 또는 MOSFET) BS170 2N7000 데이터 시트
BL 실리콘, 고주파, 고출력(송신기용) BLW60 NTE325 데이터 시트
BU 실리콘, 고전압(CRT 수평 편향 회로용) BU2520A NTE2354 데이터 시트
CF 갈륨 비소, 소신호 마이크로파 트랜지스터(MESFET) CF739 — 데이터 시트
CL 갈륨 비소, 마이크로파 파워 트랜지스터(FET) 클라이10 — 데이터 시트

독자 사양

디바이스의 제조원은, 독자적인 번호 부여 시스템을 가지고 있는 경우가 있습니다(예를 들면, CK722).디바이스는 세컨드 소스로 되어 있기 때문에, 제조원의 프리픽스(MPF102 의 「MPF」등, 원래는 Motorola FET 를 나타내고 있는 것)는, 디바이스의 제조원을 나타내는 신뢰할 수 없는 지표가 됩니다.일부 고유 명명 방식은 다른 명명 방식의 일부를 채택하고 있습니다. 예를 들어, PN2222A는 플라스틱 케이스의 (Fairchild Semiconductor) 2N222A입니다(단, PN108은 2N108이 아닌 BC108의 플라스틱 버전이며, PN100은 다른 xx100 디바이스와 관련이 없습니다).

영국군 부품 번호에는 영국군 CV 명명 시스템과 같은 코드가 할당되기도 합니다.

유사한 부품을 대량으로 구입하는 제조업체는 특정 구매 사양을 식별하는 "회사 번호"를 사용하여 부품을 공급받을 수 있으며, 반드시 표준화된 등록 번호를 가진 장치는 아닙니다.예를 들어 HP 부품 1854,0053은 (JEDEC) 2N2218 트랜지스터이며[99][100] CV7763도[101] 할당됩니다.

명명 문제

많은 독립된 이름 지정 방식 및 장치에 인쇄된 부품 번호의 약자로 인해 모호성이 발생할 수 있습니다.예를 들어, 2개의 다른 디바이스에는 「J176」라고 마크되어 있습니다(하나는 저전력 JFET, 다른 하나는 고출력 MOSFET 2SJ176).

오래된 "스루홀" 트랜지스터는 표면 실장형 부품으로 제공되기 때문에 제조업체는 여러 가지 다른 부품 번호를 할당하는 경향이 있습니다. 왜냐하면 제조업체는 하나의 팩에서 듀얼 또는 일치하는 n-p-n + p-n-p 디바이스에 대한 핀 배치 및 옵션에 대응할 수 있는 시스템을 가지고 있기 때문입니다.따라서 2N3904와 같은 원래 디바이스는 수년간 엔지니어에게 잘 알려진 표준 당국에 의해 할당되었을지라도 새로운 버전의 이름은 표준화되지 않았습니다.

건설

반도체 재료

반도체 재료 특성
반도체
재료.		 전방 분기점
전압 @ 25 °C, V		 전자 이동도
@ 25 °C, m2/(V·s)		 홀모빌리티
@ 25 °C, m2/(V·s)		 Max. 접합부
temp., °C
ge 0.27 0.39 0.19 70 ~ 100
시 0.71 0.14 0.05 150 ~ 200
GaAs 1.03 0.85 0.05 150 ~ 200
알-시 접합부 0.3 — — 150 ~ 200

첫 번째 BJT는 게르마늄(Ge)으로 만들어졌다.실리콘(Si) 유형이 현재 우세하지만 일부 고급 마이크로파 및 고성능 버전은 화합물 반도체 재료인 갈륨 비소(GaAs)와 반도체 합금 실리콘-게르마늄(SiGe)을 사용합니다.단소자 반도체 재료(Ge 및 Si)는 소자로 기술된다.

트랜지스터를 만드는 데 사용되는 가장 일반적인 반도체 재료에 대한 대략적인 파라미터가 다음 표에 제시되어 있다.이러한 매개변수는 온도, 전계, 불순물 수준, 변형률 및 기타 요인의 증가에 따라 달라집니다.

정션 전진 전압은 베이스가 지정된 전류를 전도하도록 BJT의 이미터-베이스 정션에 인가되는 전압입니다.접점 전진 전압이 증가함에 따라 전류가 기하급수적으로 증가합니다.표에 제시된 값은 1mA의 전류에 대한 일반적인 값입니다(반도체 다이오드에도 동일한 값이 적용됩니다).이는 트랜지스터를 "구동"하는 데 필요한 전력이 적다는 것을 의미하므로 정션 전진 전압이 낮을수록 좋습니다.주어진 전류에 대한 접점 전진 전압은 온도가 증가함에 따라 감소합니다.일반적인 실리콘 접합부의 경우 변화는 -2.1mV/°[102]C입니다.일부 회로에서는 이러한 변화를 보정하기 위해 특수 보정 소자(센서스터)를 사용해야 합니다.

MOSFET 채널의 이동 통신 사업자의 밀도는 채널을 형성하는 전계 및 채널의 불순물 수준과 같은 다양한 현상의 함수입니다.도판트라고 불리는 일부 불순물은 MOSFET를 만들 때 MOSFET의 전기적 동작을 제어하기 위해 의도적으로 도입됩니다.

전자 이동성 및 구멍 이동성 열은 전자와 구멍이 반도체 재료에 확산되는 평균 속도를 나타내며 재료 전체에 1m당 1V의 전계가 인가됩니다.일반적으로 전자 이동성이 높을수록 트랜지스터가 더 빨리 작동할 수 있습니다.이 표는 이 점에서 Ge가 Si보다 더 좋은 물질임을 나타냅니다.그러나 Ge는 실리콘과 비화 갈륨에 비해 4가지 주요 단점이 있습니다.

  1. 그것의 최고 온도는 제한되어 있다.
  2. 비교적 높은 누설 전류를 가지고 있습니다.
  3. 고전압을 견딜 수 없습니다.
  4. 집적회로 제작에는 적합하지 않습니다.

전자 이동도는 모든 반도체 재료의 홀 이동도보다 높기 때문에 주어진 양극성 n-p-n 트랜지스터는 동등한 p-n-p 트랜지스터보다 빠른 경향이 있습니다.GaAs는 3개 반도체 중 전자 이동성이 가장 높다.GaAs가 고주파 애플리케이션에 사용되는 것도 이 때문이다.비교적 최근의[when?] FET 개발인 HEMT(High Electron-Mobility Transistor)는 GaAs-금속 장벽 접합부의 2배의 전자 이동성을 갖는 알루미늄 갈륨 비화물(AlGaAs)-갈륨 비화물(GaAs)의 헤테로 구조(다른 반도체 재료 간의 접합부)를 가지고 있습니다.HEMT는 고속과 저소음 때문에 약 12GHz의 주파수로 작동하는 위성 수신기에 사용됩니다. 질화 갈륨과 질화 알루미늄 갈륨(AlGaN/GaN HEMT)을 기반으로 하는 HEMT는 더욱 높은 전자 이동성을 제공하며 다양한 용도로 개발되고 있습니다.

최대 접합 온도 값은 다양한 제조업체의 데이터 시트에서 가져온 단면을 나타냅니다.이 온도를 초과하면 안 됩니다.그렇지 않으면 트랜지스터가 손상될 수 있습니다.

Al-Si 접합부는 일반적으로 숏키 다이오드로 알려진 고속(알루미늄-실리콘) 금속-반도체 장벽 다이오드를 말합니다.이는 일부 실리콘 파워 IGFET에는 제조 프로세스의 일부로 소스와 드레인 사이에 기생적인 역쇼트키 다이오드가 형성되어 있기 때문에 표에 기재되어 있습니다.이 다이오드는 번거로울 수 있지만 회로에 사용되는 경우가 있습니다.

패키징

다음 항목도 참조하십시오.반도체 패키지 및 칩 캐리어
다양한 이산 트랜지스터
소련의 KT315b 트랜지스터

이산 트랜지스터는 개별적으로 패키징된 트랜지스터 또는 언패키지된 트랜지스터 칩(디)이 될 수 있습니다.

트랜지스터는 다양한 반도체 패키지로 제공됩니다(이미지 참조).스루홀(또는 리드)과 서페이스 마운트(SMD라고도 함)의 2가지 주요 카테고리가 있습니다.볼 그리드 어레이(BGA)는 최신 표면 실장 패키지입니다.밑면에 납 대신 납땜 "볼"이 있습니다.SMD는 크기가 작고 상호 접속이 짧기 때문에 고주파 특성이 우수하지만 전력 정격은 낮습니다.

트랜지스터 패키지는 유리, 금속, 세라믹 또는 플라스틱으로 만들어집니다.대부분의 경우 패키지는 전력 정격 및 주파수 특성을 지정합니다.파워 트랜지스터에는 냉각 기능을 강화하기 위해 히트 싱크에 클램프할 수 있는 더 큰 패키지가 있습니다.또한 대부분의 파워 트랜지스터는 컬렉터 또는 드레인(drain)을 금속 인클로저에 물리적으로 접속한다.다른 극단에서, 일부 표면 실장 마이크로파 트랜지스터는 모래 알갱이만큼 작습니다.

대부분의 경우 특정 트랜지스터 유형은 여러 패키지로 제공됩니다.트랜지스터 패키지는 주로 표준화되지만 트랜지스터의 기능을 단자에 할당하는 것은 아닙니다.다른 트랜지스터 타입은 패키지의 단자에 다른 기능을 할당할 수 있습니다.같은 트랜지스터 타입이라도 단자 할당은 다를 수 있다(통상 부품 번호에 대한 서픽스 문자(예를 들어 BC212L, BC212K)로 표시된다).

오늘날 대부분의 트랜지스터는 광범위한 SMT 패키지로 제공되고 있습니다. 이에 비해 사용 가능한 스루홀 패키지의 목록은 비교적 적습니다. 다음은 가장 일반적인 스루홀 트랜지스터 패키지의 짧은 목록입니다. ATV, E-line, MRT, HRT, SC-43, SC-72, To-3839, SC-1839, SC-1839, SC-1839.

포장되지 않은 트랜지스터 칩(다이)을 하이브리드 [103]디바이스에 조립할 수 있다.1960년대의 IBM SLT 모듈은 유리 패시브 트랜지스터(및 다이오드) 다이스를 사용하는 하이브리드 회로 모듈의 한 예입니다.칩으로서의 이산 트랜지스터의 다른 패키징 기술에는 다이렉트 칩 어태치(DCA)와 칩 온 보드(COB)[103]가 있습니다.

플렉시블 트랜지스터

연구자들은 유기 전계효과 트랜지스터를 [104][105][106]포함한 여러 종류의 플렉시블 트랜지스터를 만들었다.플렉시블 트랜지스터는 플렉시블 디스플레이 및 기타 플렉시블 전자제품에 유용합니다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

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추가 정보

책들
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  • Amos SW, James MR (1999). Principles of Transistor Circuits. Butterworth-Heinemann. ISBN 978-0-7506-4427-3.
  • Riordan, Michael & Hoddeson, Lillian (1998). Crystal Fire. W.W Norton & Company Limited. ISBN 978-0-393-31851-7. 트랜지스터의 발명과 정보화 시대의 탄생
  • Warnes, Lionel (1998). Analogue and Digital Electronics. Macmillan Press Ltd. ISBN 978-0-333-65820-8.
  • 파워 트랜지스터 - 온도 및 열전달, 제1판, John McWane, Dana Roberts, Malcom Smith, McGraw-Hill, 82페이지, 1975; ISBN 978-0-07-001729-0. (아카이브)
  • 트랜지스터 회로 분석 - 235개 문제에 대한 이론과 해결책, 제2판, 알프레드 그로너, 사이먼과 슈스터, 244페이지, 1970년 (아카이브)
  • 트랜지스터 물리 및 회로, R.L. Riddle 및 M.P. Ristenbatt, Frentice-Hall, 1957.
정기 간행물
데이터북

외부 링크

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