最新专业外语大作业.docx

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专业外语大作业

专业英语大作业

专业：

电子信息工程

班级：

学号：

姓名：

2011——2012

（2）

晶体管的工作原理

晶体管的设计使它的功能相当于一个放大器或一个开关。

它的作用是实现用少量的电能去控制大量的电源供应，就像转阀控制水的供应一样。

晶体管是由三个部分组成——基极、集电极和发射极。

基极是大供电的门控制器部分，集电极是提供更大的电力的部分，,发射极供电的输出部分。

通过发送不同范围的基极电流,从而调节流经集电极的电流。

这样，就像放大器一样，一个非常小的电流就可以用来控制较大的电流。

这个过程被用来为数字处理器创建二进制代码,但需5伏特的门槛电压才能正常工作。

因此，晶体管常被用作门限开关：

开关闭合；不超过5伏特时，开关断开。

半导体材料的应用使晶体管的制作成为可能。

人们习惯把材料分为导电和绝缘两种。

金属通常被认为是良导体，而木材、塑料、玻璃、陶瓷等材料通常被认为是不导电的，即绝缘体。

19世纪40年代末，一组在新泽西州的贝尔实验室工作的科学家在研究半导体的特性时，发现了如何制作某些类型的晶体，并把它们作为电子控制装置。

大多数非金属晶体都会被视为绝缘体。

但通过迫使在锗或硅晶体中掺杂硼或磷等杂质，会使晶体获得完全不同的导电性能。

通过在两个导电板（发射极和集电极）间加入这种材料，晶体管就做好了。

利用基极电流来控制电流的流向。

约翰。

巴丁,沃尔特。

布拉顿和威廉萧克利对晶体管的发明做出了卓越的贡献，他们的专利被称为:

“利用半导体材料三电极电路元件。

”

现在主要有两种类型的晶体管——双极结型晶体管（BJT）和场效应晶体管。

它们以不同的方式进行工作。

但任何晶体管的用处都在于它能用较弱的电压去控制很大的电流。

例如,在公共广播系统利用电晶体放大（即加强）人的声音经麦克风形成的弱电压，经晶体管放大后的电源已足够操作扩音器，使之产生比人声响亮的多的声音。

双极结型晶体管

双极结型晶体管是在两层厚介质间填充一种稍薄的半导体材料的晶体管类型。

例如,若中间的介质为P型，那么外边的两层介质必须为N型，这样就构成了一个NPN晶体管。

外层介质中的一端被称为发射极，另一端被称为集电极，中间层被称为基极。

发射极和基极、基极和集电极的接触部分称为连接。

NPN晶体管的层与层之间必须要有适当的电压连接着：

基极电压要大于发射极电压，而且和，基极电压要小于集电极电压。

电压均来自电池或其他来源的直流电。

发射器发射电子，基极吸收这些电子（也可译作：

电子从发射极运动到基极），因为它的电压比发射极大。

电子的运动创造了一个流经晶体管的电流。

电流经由基极从发射极流向集电极，通过改变基极电子的数目来控制基极的电压以达到改变基极电流的作用。

这样就能通过基极电压的微小变化来实现集电极电流的较大输出变化。

另一种双极结型晶体管是PNP晶体管。

在这种设备中,发射极和集电极都是p型半导体材料，而基极是n型半导体材料。

该双结型晶体管的工作原理与NPN晶体管大体上都是相同的，不同之外体现在一个方面：

电流变化的控制是通过一个PNP晶体管改变的孔数而不是电子在基极的数量来实现的。

同时，这类晶体管只有在正极和负极连接反向的NPN晶体管时才能正常工作。

场效应晶体管

场效应晶体管是由两个相互叠加层次的半导体材料构成。

电流流经其中一个被频道的层，电压连接到另外一个叫做门限的层，该电压对流经通道电流形成干扰。

以这种方式，通过控制连接到门限层电压来达到影响渠道层电流强度的效果。

有两个基本的场效应晶体管——交界处场效应晶体管（JFET）和金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）。

现在，嵌套在集成电路的大部分晶体管是MOSFETS型的。

晶体管的底部是U型部分,是n型半导体，存储大量的自由电子。

它的中心部分是一段称为“基极”是由p型（带正电）半导体，只存储少量电子。

（其实,N型和P型结构可以相互替换,构成的装置仍然会以同样的方式工作。

在该装置中，产生电流的不是电子的运动，而是漏极电流。

）

半导体晶体管由三个电极相连构成：

一个中间节正面,一只胳膊夹着一只美国施加的电压电极进行U、电流流过它。

那边的电子进来是众所周知的来源,并且要把那边的电子被称为排泄出来。

场效应晶体管理正常工作时，,电流就从一侧流到另。

电子运动的交汇处形成N-p型半导体结面。

需要注意的是，,当前的电流不会流经基极，它只通过场效应晶体管的窄通道中间。

场效应晶体管是如此命名的原因是：

微弱的电子信号在剩余的晶体管内通过一个电极来创建磁场。

当有信号输入时，磁场由正极向负极转换，从而控制二级电流穿越其余的晶体管。

电磁场调整二级电流模仿原始电流——但二级电流可以得到充分地放大。

今天大多数的晶体管是“MOS-FETs”,或金属氧化物半导体场效应晶体管，它们主要由贝尔实验室,供应商、半导体以及数以百计的硅谷高新园区,以及日本公司和其他电子公司联合开发的。

附：

英文原文

（文章网址）

Howdoesatransistorwork?

Thedesignofatransistorallowsittofunctionasanamplifieroraswitch.Thisisaccomplishedbyusingasmallamountofelectricitytocontrolagateonamuchlargersupplyofelectricity,muchliketurningavalvetocontrolasupplyofwater.

Transistorsarecomposedofthreeparts–abase,acollector,andanemitter.Thebaseisthegatecontrollerdeviceforthelargerelectricalsupply.Thecollectoristhelargerelectricalsupply,andtheemitteristheoutletforthatsupply.Bysendingvaryinglevelsofcurrentfromthebase,theamountofcurrentflowingthroughthegatefromthecollectormayberegulated.Inthisway,averysmallamountofcurrentmaybeusedtocontrolalargeamountofcurrent,asinanamplifier.Thesameprocessisusedtocreatethebinarycodeforthe

digitalprocessorsbutinthiscaseavoltagethresholdoffivevoltsisneededtoopenthecollectorgate.Inthisway,thetransistorisbeingusedasaswitchwithabinaryfunction:

fivevolts–ON,lessthanfivevolts–OFF.

Semi-conductivematerialsarewhatmakethetransistorpossible.Mostpeoplearefamiliarwithelectricallyconductiveandnon-conductivematerials.Metalsaretypicallythoughtofasbeingconductive.Materialssuchaswood,plastics,glassandceramicsarenon-conductive,orinsulators.Inthelate1940’sateamofscientistsworkingatBellLabsinNewJersey,discoveredhowtotakecertaintypesofcrystalsandusethemaselectroniccontroldevicesbyexploitingtheirsemi-conductiveproperties.Mostnon-metalliccrystallinestructureswouldtypicallybeconsideredinsulators.Butbyforcingcrystalsofgermaniumorsilicontogrowwithimpuritiessuchasboronorphosphorus,thecrystalsgainentirelydifferentelectricalconductiveproperties.Bysandwichingthismaterialbetweentwoconductiveplates（theemitterandthecollector）,atransistorismade.Byapplyingcurrenttothesemi-conductivematerial（base）,electronsgatheruntilaneffectualconduitisformedallowingelectricitytopassThescientiststhatwereresponsiblefortheinventionofthetransistorwereJohnBardeen,WalterBrattain,andWilliamShockley.TheirPatentwascalled:

“ThreeElectrodeCircuitElementUtilizingSemiconductiveMaterials.”

Therearetwomaintypesoftransistors-junctiontransistorsandfieldeffecttransistors.Eachworksinadifferentway.Buttheusefulnessofanytransistorcomesfromitsabilitytocontrolastrongcurrentwithaweakvoltage.Forexample,transistorsinapublicaddresssystemamplify（strengthen）theweakvoltageproducedwhenapersonspeaksintoamicrophone.Theelectricitycomingfromthetransistorsisstrongenoughtooperatealoudspeaker,whichproducessoundsmuchlouderthantheperson'svoice.

JUNCTIONTRANSISTORS

Ajunctiontransistorconsistsofathinpieceofonetypeofsemiconductormaterialbetweentwothickerlayersoftheoppositetype.Forexample,ifthemiddlelayerisp-type,theoutsidelayersmustben-type.SuchatransistorisanNPNtransistor.Oneoftheoutsidelayersiscalledtheemitter,andtheotherisknownasthecollector.Themiddlelayeristhebase.Theplaceswheretheemitterjoinsthebaseandthebasejoinsthecollectorarecalledjunctions.

ThelayersofanNPNtransistormusthavethepropervoltageconnectedacrossthem.Thevoltageofthebasemustbemorepositivethanthatoftheemitter.Thevoltageofthecollector,inturn,mustbemorepositivethanthatofthebase.Thevoltagesaresuppliedbyabatteryorsomeothersourceofdirectcurrent.Theemittersupplieselectrons.Thebasepullstheseelectronsfromtheemitterbecauseithasamorepositivevoltagethandoestheemitter.Thismovementofelectronscreatesaflowofelectricitythroughthetransistor.

Thecurrentpassesfromtheemittertothecollectorthroughthebase.Changesinthevoltageconnectedtothebasemodifytheflowofthecurrentbychangingthenumberofelectronsinthebase.Inthisway,smallchangesinthebasevoltagecancauselargechangesinthecurrentflowingoutofthecollector.

ManufacturersalsomakePNPjunctiontransistors.Inthesedevices,theemitterandcollectorarebothap-typesemiconductormaterialandthebaseisn-type.APNPjunctiontransistorworksonthesameprincipleasanNPNtransistor.Butitdiffersinonerespect.ThemainflowofcurrentinaPNPtransistoriscontrolledbyalteringthenumberofholesratherthanthenumberofelectronsinthebase.Also,thistypeoftransistorworksproperlyonlyifthenegativeandpositiveconnectionstoitarethereverseofthoseoftheNPNtransistor.

FIELDEFFECTTRANSISTORS

Afieldeffecttransistorhasonlytwolayersofsemiconductormaterial,oneontopoftheother.Electricityflowsthroughoneofthelayers,calledthechannel.Avoltageconnectedtotheotherlayer,calledthegate,interfereswiththecurrentflowinginthechannel.Thus,thevoltageconnectedtothegatecontrolsthestrengthofthecurrentinthechannel.Therearetwobasicvarietiesoffieldeffecttransistors-thejunctionfieldeffecttransistor（JFET）andthemetaloxidesemiconductorfieldeffecttransistor（MOSFET）.Mostofthetransistorscontainedintoday'sintegratedcircuitsareMOSFETS's.

OnthebottomofthetransistorisaU-shapedsection（thoughit'sflatterthanatrue"U"）ofN-typesemiconductorwithanexcessofelectrons. InthecenteroftheUisasectionknownasthe"base"madeofP-type（positivelycharged）semiconductorwithtoofewelectrons.（Actually,theN-andP-typescanbereversedandthedevicewillworkinexactlythesameway,exceptthatholes,notelectrons,wouldcausethecurrent.） 

Threeelectrodesareattachedtothetopofthissemiconductorcrystal:

onetothemiddlepositivesectionandonetoeacharmoftheU.ByapplyingavoltagetotheelectrodesontheU,currentwillflowthroughit.Thesidewheretheelectronscomeinisknownasthesource,andthesidewheretheelectronscomeoutiscalledthedrain. 

Ifnothingelsehappens,currentwillflowfromonesidetotheother. DuetothewayelectronsbehaveatthejunctionbetweenN-andP-typesemiconductors,however,thecurrentwon'tflowparticularlyclosetothebase. IttravelsonlythroughathinchanneldownthemiddleoftheU. 

Field-effecttransistorsaresonamedbecauseaweakelectricalsignalcominginthroughoneelectrodecreatesanelectricalfieldthroughtherestofthetransistor. Thisfieldflipsfrompositivetonegativewhentheincomingsignaldoes,andcontrolsasecondcurrenttravelingthroughtherestofthetransistor.Thefieldmodulatesthesecondcurrenttomimicthefirstone--butitcanbesubstantiallylarger.

Mostoftoday'stransistorsare"MOS-FETs",orMetalOxideSemiconductorFieldEffectTransistors.TheyweredevelopedmainlybyBellLabs,FairchildSemiconductor,andhundredsofSiliconValley,Japaneseandotherelectronicscompanies.