晶體管

晶體管泛指一切以半導體材料為基礎的單一元件，包括各種半導體材料製成的二極管、三極管、場效應管、晶閘管（後三者均為三端子）等。

英特爾3D晶體管技術(16張)

晶體管是一種半導體器件，放大器或電控開關常用。晶體管是規範操作電腦，手機，和所有其他現代電子電路的基本構建塊。

由於其響應速度快，準確性高，晶體管可用於各種各樣的數字和模擬功能，包括放大，開關，穩壓，信號調製和振盪器。晶體管可獨立包裝或在一個非常小的區域，可容納一億或更多的晶體管集成電路的一部分。

1947年12月，美國貝爾實驗室的肖克利、巴丁和布拉頓組成的研究小組，研製出一種點接觸型的鍺晶體管。晶體管的問世，是20世紀的一項重大發明，是微電子革命的先聲。晶體管出現後，人們就能用一個小巧的、消耗功率低的電子器件，來代替體積大、功率消耗大的電子管了。晶體管的發明又為後來集成電路的誕生吹響了號角。20世紀最初的10年，通信系統已開始應用半導體材料。20世紀上半葉，在無線電愛好者中廣泛流行的礦石收音機，就採用礦石這種半導體材料進行檢波。半導體的電學特性也在電話系統中得到了應用。

晶體管的發明，最早可以追溯到1929年，當時工程師利蓮費爾德就已經取得一種晶體管的專利。但是，限於當時的技術水平，製造這種器件的材料達不到足夠的純度，而使這種晶體管無法制造出來。

由於電子管處理高頻信號的效果不理想，人們就設法改進礦石收音機中所用的礦石觸鬚式檢波器。在這種檢波器裏，有一根與礦石（半導體）表面相接觸的金屬絲（像頭髮一樣細且能形成檢波接點），它既能讓信號電流沿一個方向流動，又能阻止信號電流朝相反方向流動。在第二次世界大戰爆發前夕，貝爾實驗室在尋找比早期使用的方鉛礦晶體性能更好的檢波材料時，發現摻有某種極微量雜質的鍺晶體的性能不僅優於礦石晶體，而且在某些方面比電子管整流器還要好。

在第二次世界大戰期間，不少實驗室在有關硅和鍺材料的製造和理論研究方面，也取得了不少成績，這就為晶體管的發明奠定了基礎。

為了克服電子管的侷限性，第二次世界大戰結束後，貝爾實驗室加緊了對固體電子器件的基礎研究。肖克萊等人決定集中研究硅、鍺等半導體材料，探討用半導體材料製作放大器件的可能性。

1945年秋天，貝爾實驗室成立了以肖克萊為首的半導體研究小組，成員有布拉頓、巴丁等人。布拉頓早在1929年就開始在這個實驗室工作，長期從事半導體的研究，積累了豐富的經驗。他們經過一系列的實驗和觀察，逐步認識到半導體中電流放大效應產生的原因。布拉頓發現，在鍺片的底面接上電極，在另一面插上細針並通上電流，然後讓另一根細針儘量靠近它，並通上微弱的電流，這樣就會使原來的電流產生很大的變化。微弱電流少量的變化，會對另外的電流產生很大的影響，這就是“放大”作用。

布拉頓等人，還想出有效的辦法，來實現這種放大效應。他們在發射極和基極之間輸入一個弱信號，在集電極和基極之間的輸出端，就放大為一個強信號了。在現代電子產品中，上述晶體三極管的放大效應得到廣泛的應用。

巴丁和布拉頓最初製成的固體器件的放大倍數為50左右。不久之後，他們利用兩個靠得很近(相距0.05毫米)的觸鬚接點，來代替金箔接點，製造了“點接觸型晶體管”。1947年12月，這個世界上最早的實用半導體器件終於問世了，在首次試驗時，它能把音頻信號放大100倍，它的外形比火柴棍短，但要粗一些。

在為這種器件命名時，布拉頓想到它的電阻變換特性，即它是靠一種從“低電阻輸入”到“高電阻輸出”的轉移電流來工作的，於是取名為trans-resistor(轉換電阻)，後來縮寫為transistor，中文譯名就是晶體管。

由於點接觸型晶體管製造工藝複雜，致使許多產品出現故障，它還存在噪聲大、在功率大時難於控制、適用範圍窄等缺點。為了克服這些缺點，肖克萊提出了用一種“整流結”來代替金屬半導體接點的大膽設想。半導體研究小組又提出了這種半導體器件的工作原理。

1950年，第一隻“PN結型晶體管”問世了，它的性能與肖克萊原來設想的完全一致(所謂PN結就是P型和N型的結合處。P型多空穴。N型多電子。)

1956年，肖克利、巴丁、布拉頓三人，因發明晶體管同時榮獲諾貝爾物理學獎。

2022年，清華大學集成電路學院教授任天令團隊以單層石墨烯作為柵極，打造出一種“側壁”晶體管，創下了0.34nm柵極長度的紀錄。此項研究登上了最新一期Nature，題為“具有亞1納米柵極長度的垂直硫化鉬晶體管”（Vertical MoS2 transistors with sub-1-nm gate lengths）。 ^[3] 

2023年，荷蘭科學家研製出了首個由單元素組成的二維（2D）拓撲絕緣體鍺烯，這些晶體管可以取代電子設備中的傳統晶體管，使電子設備不再發熱。 ^[5] 

同電子管相比，晶體管具有諸多優越性：

無論多麼優良的電子管，都將因陰極原子的變化和慢性漏氣而逐漸劣化。由於技術上的原因，晶體管制作之初也存在同樣的問題。隨着材料製作上的進步以及多方面的改善，晶體管的壽命一般比電子管長100到1000倍。

僅為電子管的十分之一或幾十分之一。它不像電子管那樣需要加熱燈絲以產生自由電子。一台晶體管收音機只要幾節乾電池就可以半年一年地聽下去，這對電子管收音機來説，是難以做到的。

一開機就工作。例如，晶體管收音機一開就響，晶體管電視機一開就很快出現畫面。電子管設備就做不到這一點。開機後，等一會兒才聽得到聲音，看得到畫面。顯然，在軍事、測量、記錄等方面，晶體管是非常有優勢的。

比電子管可靠100倍，耐衝擊、耐振動，這都是電子管所無法比擬的。另外，晶體管的體積只有電子管的十分之一到百分之一，放熱很少，可用於設計小型、複雜、可靠的電路。晶體管的製造工藝雖然精密，但工序簡便，有利於提高元器件的安裝密度。

半導體三極管，是內部含有兩個PN結，外部通常為三個引出電極的半導體器件。它對電信號有放大和開關等作用，應用十分廣泛。輸入級和輸出級都採用晶體管的邏輯電路，叫做晶體管－晶體管邏輯電路，書刊和實用中都簡稱為TTL電路，它屬於半導體集成電路的一種，其中用得最普遍的是TTL與非門。TTL與非門是將若干個晶體管和電阻元件組成的電路系統集中製造在一塊很小的硅片上，封裝成一個獨立的元件。晶體管是半導體三極管中應用最廣泛的器件之一，在電路中用“V”或“VT”（舊文字符號為“Q”、“GB”等）表示。

絕大多數的晶體管是和二極管|-{A|zh-cn:二極管；zh-tw:二極體}-，電阻，電容一起被裝配在微芯片（芯片）上以製造完整的電路。模擬的或數字的或者這兩者被集成在同一塊芯片上。設計和開發一個複雜芯片的成本是相當高的，但是當生產時，設計和開發芯片的費用被分攤到數以百萬計的芯片上，因此在市場上每個芯片的費用通常並不會非常昂貴。一個邏輯門包含20個晶體管，而2005年一個高級的微處理器使用的晶體管數量達2.89億個。

特別是晶體管在軍事計劃和宇宙航行中的重要性日益顯露出來以後，為爭奪電子領域的優勢地位，世界各國展開了激烈的競爭。為實現電子設備的小型化，人們不惜成本，紛紛給電子工業以巨大的財政資助。

自從1904年弗萊明發明真空二極管，1906年德福雷斯特發明真空三極管以來，電子學作為一門新興學科迅速發展起來。但是電子學真正突飛猛進的進步，還應該是從晶體管發明以後開始的。尤其是PN結型晶體管的出現，開闢了電子器件的新紀元，引起了一場電子技術的革命。在短短十餘年的時間裏，新興的晶體管工業以不可戰勝的雄心和年輕人那樣無所顧忌的氣勢，迅速取代了電子管工業通過多年奮鬥才取得的地位，一躍成為電子技術領域的排頭兵。

晶體管的主要參數有電流放大係數、耗散功率、頻率特性、集電極最大電流、最大反向電壓、反向電流等。

直流電流放大係數也稱靜態電流放大係數或直流放大倍數，是指在靜態無變化信號輸入時，晶體管集電極電流IC與基極電流IB的比值，一般用hFE或β表示。

交流放大倍數，也即交流電流放大係數、動態電流放大係數，是指在交流狀態下，晶體管集電極電流變化量△IC與基極電流變化量△IB的比值，一般用hfe或β表示。

hFE或β既有區別又關係密切，兩個參數值在低頻時較接近，在高頻時有一些差異。

耗散功率也稱集電極最大允許耗散功率PCM，是指晶體管參數變化不超過規定允許值時的最大集電極耗散功率。

耗散功率與晶體管的最高允許結温和集電極最大電流有密切關係。晶體管在使用時，其實際功耗不允許超過PCM值，否則會造成晶體管因過載而損壞。

通常將耗散功率PCM小於1W的晶體管稱為小功率晶體管，PCM等於或大於1W、小於5W的晶體管被稱為中功率晶體管，將PCM等於或大於5W的晶體管稱為大功率晶體管。

晶體管的工作頻率超過截止頻率fβ或fα時，其電流放大係數β值將隨着頻率的升高而下降。特徵頻率是指β值降為1時晶體管的工作頻率。

通常將特徵頻率fT小於或等於3MHZ的晶體管稱為低頻管，將fT大於或等於30MHZ的晶體管稱為高頻管，將fT大於3MHZ、小於30MHZ的晶體管稱為中頻管。

最高振盪頻率是指晶體管的功率增益降為1時所對應的頻率。

通常，高頻晶體管的最高振盪頻率低於共基極截止頻率fα，而特徵頻率fT則高於共基極截止頻率fα、低於共集電極截止頻率fβ。

集電極最大電流（ICM）是指晶體管集電極所允許通過的最大電流。當晶體管的集電極電流IC超過ICM時，晶體管的β值等參數將發生明顯變化，影響其正常工作，甚至還會損壞。

最大反向電壓是指晶體管在工作時所允許施加的最高工作電壓。它包括集電極—發射極反向擊穿電壓、集電極—基極反向擊穿電壓和發射極—基極反向擊穿電壓。

該電壓是指當晶體管基極開路時，其集電極與發射極之間的最大允許反向電壓，一般用VCEO或BVCEO表示。

該電壓是指當晶體管發射極開路時，其集電極與基極之間的最大允許反向電壓，用VCBO或BVCBO表示。

該電壓是指當晶體管的集電極開路時，其發射極與基極與之間的最大允許反向電壓，用VEBO或BVEBO表示。

ICBO也稱集電結反向漏電電流，是指當晶體管的發射極開路時，集電極與基極之間的反向電流。ICBO對温度較敏感，該值越小，説明晶體管的温度特性越好。

ICEO是指當晶體管的基極開路時，其集電極與發射極之間的反向漏電電流，也稱穿透電流。此電流值越小，説明晶體管的性能越好。

能控制數百千瓦的功率，使用功率晶體管作為開關有很多優點，主要是；

(1)容易關斷，所需要的輔助元器件少，

(2)開關迅速，能在很高的頻率下工作，

(3)可得到的器件耐壓範圍從100V到700V，應有盡有．

直接工作在整流380V市電上的晶體管功率開關

晶體管複合(達林頓)和並聯都是有效地增加晶體管開關能力的方法。

在這樣的大功率電路中，存在的主要問題是佈線。很高的開關速度能在很短的連接線上產生相當高的干擾電壓。

基極驅動電路不僅驅動功率晶體管，還保護功率晶體管，稱之為“非集中保護”（和集中保護對照）。集成驅動電路的功能包括：

(1)開通和關斷功率開關；

(2)監控輔助電源電壓；

(3)限制最大和最小脈衝寬度；

(4)熱保護；

(5)監控開關的飽和壓降。

2023年4月，北京大學電子學院彭練矛院士、邱晨光研究員團隊研發出彈道二維硒化銦（InSe）晶體管，這是世界上迄今速度最快、能耗最低的二維半導體晶體管，其實際性能超過英特爾商用最先進的硅基晶體管。 ^[4] 

2010年早些時候，三星公司曾宣佈完成了30nm製程2Gb密度DDR3內存芯片的開發工作，而最近（7月）他們則宣佈這款芯片產品已經進入批量生產階段。

在2009年2月，Intel發佈了新一代採用32nm製程的Westmere核心處理器，也就是第二代Nehalem架構處理器。

2007年11月，英特爾共發佈了16款Penryn處理器，主要面向服務器和高端PC。這些產品採用了更先進的45納米生產工藝，其中最複雜的一款擁有8.2億個晶體管。英特爾上一代產品主要採用65納米生產工藝，最複雜的一款處理器擁有5.82億個晶體管。

2004年業界已採用超薄SOI晶圓推出0.1μm1億個晶體管的高速CMOS電路。

2003年使用的90nm工藝又有了一些變化，同樣除了線長和門長度的縮短以外，應變硅（Strainedsi）被首次引入了晶體管中以解決晶體管內部電流通路問題。

據統計，2003年單位芯片的晶體管數目與1963年相比增加了10億倍。

2002年9月15日在美國硅谷舉辦的微處理器論壇上，世界芯片業霸主、美國英特爾公司表示，該公司將在2007年推出集成10億個晶體管和運行速度高達6GHz電腦芯片，讓世界芯片進入10億晶體管時代，同時證明摩爾定律這棵發明理論之樹常青。

2002年5月，IBM開發出速度遠超過現在最先進的硅晶體管的碳納米晶體管，實用化進程再次加速。

2001年9月25日，投資金額14．8億美元的中芯國際集成電路製造（上海）有限公司，在上海張江高新科技園區舉行了“中芯第一芯”投產慶典，慶祝第一片8英寸、0．25微米以下線寬（指芯片上晶體管之間的距離，越短則同一個芯片上可排列的晶體管越多，技術水平越高）的芯片上線生產。

2001年，貝爾實驗室發明了世界上第一個分子級晶體管，從而成為繼1947年發明，標誌着通信和技術新時代到來的晶體管之後的又一個科學裏程碑。

2001年7月18日，青島晶體管實驗所開島城科研院所改制之先河：130名職工出資100萬元將其買斷，斯時，這個實驗所在國有體制下經營了35年。

2001年6月，IBM宣佈單個硅鍺晶體管的工作頻率達到210GHz，工作電流1mA，比上一代硅鍺晶體管速度提高了80%，功耗降低了50%。

2001年，Avouris等人利用此法制造成功了世界上第一列碳納米管晶體管1451。

2001年4月，IBM公司宣佈世界上第一個碳納米材料晶體管陣列，從而使“分子計算機”的理想開始走向現實。

2000年英特爾公司推出“奔騰4”處理器，運行速度高達1.5GHz，集成的晶體管數量高達4200萬，每秒運算量高達15億次。

2000年11月，容納4200萬個晶體管的奔騰4處理器的誕生，其卓越的創新使處理器技術跨入了第7代。

2000年12月，英特爾公司率先在業界開發出柵極長度為30nm的單晶體管；2001年6月，英特爾又將這一紀錄提高到20nm；同年11月26日，英特爾宣佈已開發出柵極長度僅為15nm的新型晶體管，同時單個晶體管的實際工作頻率已經能達到2.63THz。

到了2000年，每個設計工程師進行新設計時的生產率為2683個晶體管/周，而採用IP進行設計其生產率約為30000個晶體管/周，效率提高非常明顯，可以説IP重用是重要的生產力要素。

同時，毫米波功率晶體管可能在2000年前後轉到小批量的試製生產。

2000年初，美國貝爾實驗室開發出50nm向晶體管，該晶體管建在芯片表面，電流垂直流動，在晶體管的兩個相對的面各有一個門，從而提高了運算速度。

例如，2000年中國從馬來西亞進口的28.8億美元的機電產品中，一半以上是顯像管、晶體管和集成電路。

1999年初，全國各高空台站開始使用晶體管回答器。

1998年，國際商用機器公司托馬斯·沃特森研究中心的費宗·阿武里斯和荷蘭德爾夫特科技大學的塞斯·德克爾證實，單個碳納米管具有晶體管功用。

自從1998年碳納米管應用於製作室温下場效應晶體管以來，對碳納米管制作納米尺度的分子器件的研究得到了長足的發展。

據1998年2月26日《科技日報》的報導，美國桑迪亞國家實驗室根據量子物理的基本原理製造出量子晶體管樣管，較好地解決了批量生產的工藝問題。

1998年3月英特爾公司製成包含702億個晶體管的集成電路芯片，這表明集成度這一微電子技術的重要指標在不到40年內便提高了7000萬倍。

1997年，包含750萬個晶體管的奔騰處理器面世。

1997年，Intel推出了包含750萬個晶體管的奔騰處理器，這款新產品集成了IntelMMX媒體增強技術，專門為高效處理視頻、音頻和圖形數據而設計。

在1997年，每個設計工程師進行新設計時的生產率為1100個晶體管/周，而採用IP模塊進行設計的生產率為2100個晶體管/周。

我們試製了具有較高輸入阻抗的晶體管放大器，1997年7月29日在主站端試用，結果激活了至周浜站的通道，連續數天的通信不中斷。

微處理器技術另一個突破是芯片製造技術的革新，IBM於1997年9月22日宣佈了用銅代替鋁製造晶體管的新工藝，使電子線路體積更小，從而速度更快，效能更高。

1997年9月IBM公司宣佈研製成功種銅鶩代鋁製作晶體管的新生產工藝。

自1997年起經過各廠家、用户等有關部門的共同努力，目前全國絕大部分省局已經使用晶體管回答器。

1995年底開鮮的晶體管構造計劃，於1996年6月，第一批產靛經測試是非常成功的。

1995年該廠上了兩台單倉式晶體管高壓靜電除塵器，用在成品兩台球磨機上。

1995年11月9日首先對其中一台晶體管勵磁裝置進行改造。

如索尼公司1995年掌握了晶體管方面的核心專長，生產出第一代晶體管收音機，體積小，每台標價僅29.95美元，做到了價廉物美，迅速佔領了世界市場。

1994年初美國LSI公司研製成功集成度達900萬個晶體管的邏輯芯片，0.5μm3V

日本松下公司最早用SMT製作10nm質量硅量子線，1994年在瑞士召開的國際納米工程會議上，首次展示用STM探針製作的晶體管單元電路。

磁敏三極管由鍺材料或硅材料製成。圖是磁敏三極管的結構圖。它是在高阻半導體材料i上製成N+-i－N+結構，在發射區的一側用噴砂等方法破壞一層晶格，形成載流子高複合區r。元件採用平板結構，發射區和集電區設置在它的上、下表面。

選用歐姆檔的R*100（或R*1K）檔，先用紅表筆接一個管腳，黑表筆接另一個管腳，可測出兩個電阻值，然後再用紅表筆接另一個管腳，重複上述步驟，又測得一組電阻值，這樣測3次，其中有一組兩個阻值都很小的，對應測得這組值的紅表筆接的為基極，且管子是PNP型的；反之，若用黑表筆接一個管腳，重複上述做法，若測得兩個阻值都小，對應黑表筆為基極，且管子是NPN型的。

因為三極管發射極和集電極正確連接時β大（錶針擺動幅度大），反接時β就小得多。因此，先假設一個集電極，用歐姆檔連接，（對NPN型管，發射極接黑表筆，集電極接紅表筆）。測量時，用手捏住基極和假設的集電極，兩極不能接觸，若指針擺動幅度大，而把兩極對調後指針擺動小，則説明假設是正確的，從而確定集電極和發射極。

電流放大係數β的估算

選用歐姆檔的R*100（或R*1K）檔，對NPN型管，紅表筆接發射極，黑表筆接集電極，測量時，只要比較用手捏住基極和集電極（兩極不能接觸），和把手放開兩種情況小指針擺動的大小，擺動越大，β值越高。

電路中的晶體管主要有晶體二極管、晶體三極管、可控硅和場效應管等等，其中最常用的是三極管和二極管，如何正確地判斷二、三極管的好壞等是學維修關鍵之一。

1晶體二極管：首先我們要知道該二極管是硅管還是鍺管的，鍺管的正向壓降一般為0.1伏～0.3伏之間，而硅管一般為0.6伏～0.7伏之間。測量方法為：用兩隻萬用表測量，當一隻萬用表測量其正向電阻的同時用另外一隻萬用表測量它的管壓降。最後可根據其管壓降的數值來判斷是鍺管還是硅管。硅管可用萬用表的R×1K擋來測量，鍺管可用R×100擋來測。一般來説，所測的二極管的正反向電阻兩者相差越懸殊越好。一般如正向電阻為幾百到幾千歐，反向電阻為幾十千歐以上，就可初步斷定這個二極管是好的。同時可判定二極管的正負極，當測得的阻值為幾百歐或幾千歐時，為二極管的正向電阻，這時負表筆所接的為負極，正表筆所接的為正極。另外，如果正反向電阻為無窮大，表示其內部斷線；正反向電阻一樣大，這樣的二極管也有問題；正反向電阻都為零表示已短路。

2晶體三極管：晶體三極管主要起放大作用，判測三極管的放大能力的方法是：將萬用表調到R×100擋或R×1K擋，當測NPN型管時，正表筆接發射極，負表筆接集電極，測出的阻值一般應為幾千歐以上；然後在基極和集電極之間串接一個100千歐的電阻，這時萬用表所測的阻值應明顯的減少，變化越大，説明該三極管的放大能力越強，如果變化很小或根本沒有變化，那就説明該三極管沒有放大能力或放大能力很弱。

電極的判斷方法

測量的鍺管用R*100檔，硅管用R*1k檔，先固定紅表筆與任意一支腳接觸，黑表筆分別對其餘兩支腳測量。看能否找到兩個小電阻，若不能再把紅表筆移向其他的腳繼續測量照顧到兩個小電阻為止，若固定紅線找不到兩個小電阻，可固定黑表筆繼續查找。

當找到兩個小電阻後，所固定的一支表筆所用的為基極。若固定的表筆為黑筆，則三極管為NPN型，若固定的為紅筆，則該管為PNP。

A.判斷ce極電阻法

用萬用表測量除基極為的兩極的電阻，交換表筆測兩次，如果是鍺管，所測電阻較小的一次為準，若為PNP型，測黑表筆所接的為發射極，紅表筆接的是集電極，若為NPN型，測黑表筆所接的為集電極，紅表筆接的是發射極；如果是硅管，所測電阻較大的一次為準，若為PNP型，測黑表筆所接的為發射極，紅表筆接的是集電極，若為NPN型，測黑表筆所接的為集電極，紅表筆接的是發射極。

B.PN結正向電阻法

分別測兩PN結的正向電阻，較大的為發射極，較小的為集電極。

C.放大係數法

用萬用表的兩支表筆與基極除外的兩支腳接觸，若為PNP，則用手指接觸基極與紅筆所接的那一極看指針擺動的情況，然後交換表筆測一次，以指針擺動幅度大的一次為準，這時，接紅表筆的為集電極；若為NPN，則用手指接觸基極與紅筆所接的那一極看指針擺動的情況，然後交換表筆測一次，以指針擺動幅度大的一次為準，這時，接黑表筆的為集電極。

注意：模擬表和數字表的區別，模擬表的紅表筆接的是電源的負極，而數字表相反。

1.普通達林頓管的檢測

普通達林頓管內部由兩隻或多隻晶體管的集電極連接在一起復合而成，其基極b與發射極e之間包含多個發射結。檢測時可使用萬用表的R×1kΩ或R×10kΩ檔來測量。

測量達林頓管各電極之間的正、反向電阻值。正常時，集電極c與基極b之間的正向電阻值（測NPN管時，黑表筆接基極b；測PNP管時，黑表筆接集電極c）與普通硅晶體管集電結的正向電阻值相近，為3～10kΩ，反向電阻值為無窮大。而發射極e與基極b之間的正向電阻值（測NPN管時，黑表筆接基極b；測PNP管時，黑表筆接發射極e）是集電極c與基極b之間正向電阻值的2～3倍，反向電阻值為無窮大。集電極c與發射極e之間的正、反向電阻值均應接近無窮大。若測得達林頓管的c、e極間的正、反向電阻值或b、e極、b、c極之間的正、反向電阻值均接近0，則説明該管已擊穿損壞。若測得達林頓管的b、e極b、c極之間的正、反向電阻值為無窮大，則説明該管已開路損壞。

大功率達林頓在普通達林頓管的基礎上增加了由續流二極管和泄放電阻組成的保護電路，在測量時應注意這些元器件對測量數據的影響。

用萬用表R×1kΩ或R×10kΩ檔，測量達林頓管集電結（集電極c與基極b之間）的正、反向電阻值。正常時，正向電阻值（NPN管的基極接黑表筆時）應較小，為1～10kΩ，反向電阻值應接近無窮大。若測得集電結的正、反向電阻值均很小或均為無窮大，則説明該管已擊穿短路或開路損壞。

用萬用表R×100Ω檔，測量達林頓管發射極e與基極b之間的正、反向電阻值，正常值均為幾百歐姆至幾千歐姆（具體數據根據b、e極之間兩隻電阻器的阻值不同而有所差異。例如：BU932R、MJ10025等型號大功率達林頓管b、e極之間的正、反向電阻值均為600Ω左右），若測得阻值為0或為無窮大，則説明被測管已損壞。

用萬用表R×1kΩ或R×10kΩ檔，測量達林頓管發射極e與集電極c之間的正、反向電阻值。正常時，正向電阻值（測NPN管時，黑表筆接發射極e，紅表筆接集電極c；測PNP管時，黑表筆接集電極c，紅表筆接發射極e）應為5～15kΩ（BU932R為7kΩ），反向電阻值應為無窮大，否則是該管的c、e極（或二極管）擊穿或開路損壞。 ^[1] 

北京時間2010年5月26日消息：據物理學家組織網報道，美國與澳大利亞科學家成功製造出世界上最小的晶體管——由7個原子在單晶硅表面構成的一個“量子點”，標誌着我們向計算能力的新時代邁出了重要一步。量子點（quantum dot）是納米大小的發光晶體，有時也被稱為“人造原子”。雖然這個量子點非常小，長度只有十億分之四米，但卻是一台功能健全的電子設備，也是世界上第一台用原子故意造出來的電子設備。它不僅能用於調節和控制像商業晶體管這樣的設備的電流，而且標誌着我們向原子刻度小型化和超高速、超強大電腦新時代邁出的重要一步。

澳大利亞新南威爾士大學量子電腦技術中心（CQCT）和美國威斯康星大學麥迪遜分校研究人員組成的一個聯合小組在最新一期的《自然—納米技術》（Nature Nanotechnology）雜誌上詳細描述了這一發現。參與這項研究的量子電腦技術中心主任米歇爾·西蒙斯（Michelle Simmons）教授説：“這項成就的重要性在於，我們不是令原子活動或是在顯微鏡下觀測原子，而是操縱單個原子，以原子精度將其置於表面，以製造能工作的電子設備。”

“澳大利亞研究小組已可以完全利用晶體硅製造電子設備，我們在晶體硅上面用磷原子替換了7個硅原子，並達到了驚人的精確度。這是重大的科技成就，是表明製造‘終極電腦’（用硅原子製造的量子電腦）可行性的關鍵一步。”將原子置於某個物體表面的技術——掃描隧穿顯微鏡——已問世二十年之久。在此之前，沒人能利用該技術去製造原子精度的電子設備，然後令其處理來自微觀世界的電子輸入。

西蒙斯教授説：“電子設備究竟能有多小？我們正在驗證它的極限。澳大利亞的第一台電腦在1949年上市，它佔據了整個房間，你只能用手拿着零部件。今天，你可以將電腦放在手掌上，許多零部件的直徑甚至只是一根頭髮直徑的千分之一。”

“現在我們已經展示了世界上第一台用硅材料在原子刻度下系統性製造的電子設備。這不僅對電腦用户具有特別的意義，對所有澳大利亞人來説都極為重要。過去50年來，電子設備小型化一直是驅動全球經濟生產率快速增長的關鍵因素。我們的研究表明，這個進程仍可以繼續。”

美澳聯合研究小組的主要目標是用硅原子製造量子電腦，澳大利亞人在該領域擁有獨一無二的人力資源，同時處於世界領先地位。這台新電子裝置表明，實現設備在原子刻度下製造和測量的技術已經開始來臨。

目前，商業晶體管閘極（transistor gate，該裝置可令晶體管充當電流的放大器或開關）的長度約為40納米（1納米相當於十億分之一米），量子電腦技術中心的研究團隊正在開發長度僅為0.4納米的設備。

西蒙斯教授指出，20年前，唐·艾格勒（Don Eigler）和埃哈德·施魏策爾（Erhard Schweizer）在IBM公司的阿爾馬登研究中心，用氙原子造出了IBM公司的標識，這也是當時世界上最小的標識。二人利用一台掃描隧穿顯微鏡，將35個氙原子置於鎳表面，拼出了“IBM”三個字母。 ^[2] 

艾格勒和施魏策爾的研究論文發表於《自然》雜誌上，他們寫道：“設備小型化的基本原理是顯而易見的”。二人還在論文中多次提出警告，並在最後總結説：“原子刻度的邏輯電路和其他設備的前景距離我們有些遙遠。”西蒙斯教授説：“當時看似遙遠的事情如今變成了現實。我們利用這種顯微鏡不僅可以觀測或熟練操作原子，還能用7個原子製造原子精度的設備，令其在真實的環境中工作。”

英特爾公司2011年5月4日宣佈，已開發出可投入大規模生產的三維結構晶體管，採用新型晶體管的芯片在能耗降低的同時，其性能有望得到大幅提升。英特爾當天還展示了代號為“常春藤橋”的22納米微處理器，並計劃2011年底前完成批量生產該微處理器的準備工作。英特爾説，它將是首款採用新型三維晶體管的量產芯片。與目前在電腦等產品中得到廣泛應用的二維晶體管相比，三維晶體管在技術上有突破之處。英特爾介紹説，其研究人員在2002年發明了“三柵”結構的三維晶體管。經過隨後多年的研發，這一新型晶體管終於進入可大規模生產階段。

該公司解釋説，與摩天大樓通過向空中拓展而優化利用城市有限空間類似，三維晶體管由於比二維晶體管多出一個垂直結構，使得芯片中的晶體管能被更緊密地封裝。

英特爾提供的數據顯示，與該公司的32納米芯片中採用的二維晶體管相比，三維晶體管在低電壓下性能可提高37%，完成同樣工作的能耗可降低一半。英特爾的專家説，這些優點意味着新型晶體管非常適合用於小型手持裝置，有望進一步提高現有裝置的智能化程度，並使設計和開發其他全新裝置成為可能。

無論是專業無線電維修人員。還是業餘無線電愛好者，在工作中都會碰到晶體管置換問題。如果掌握了晶體管的代換原則，往往能使維修工作事半功倍，提高維修效率。晶體管的置換原則可概括為三條：即類型相同、特性相近、外形相似。

一、類型相同

1．材料相同。即鍺管置換鍺管，硅管置換硅管。

2．極性相同。即npn型管置換npn型管，pnp型管置換pnp型管。

二、特性相近

用於置換的晶體管應與原晶體管的特性相近，它們的主要參數值及特性曲線應相差不多。晶體管的主要參數近20個，要求所有這些參數都相近，不但困難，而且沒有必要。一般來説，只要下述主要參數相近，即可滿足置換要求。

1．集電板最大直流耗散功率(pcm)

一般要求用pcm與原管相等或較大的晶體管進行置換。但經過計算或測試，如果原晶體管在整機電路中實際直流耗散功率遠小於其pcm，則可以用pcm較小的晶體管置換。

2．集電極最大允許直流電流(icm)

一般要求用icm與原管相等或較大的晶體管進行置換。

3．擊穿電壓

用於置換的晶體管，必須能夠在整機中安全地承受最高工作電壓；

來源：輸配電設備網

4．頻率特性

晶體管頻率特性參數，常用的有以下2個：

(1)特徵頻率ft：它是指在測試頻率足夠高時，使晶體管共發射極電流放大係數時的頻率。

(2)截止頻率fb：

在置換晶體管時，主要考慮ft與fb。通常要求用於置換的晶體管，其ft與fb，應不小於原晶體管對應的ft與fb。

5。其他參數

除以上主要參數外，對於一些特殊的晶體管，在置換時還應考慮以下參數：

(1)對於低噪聲晶體管，在置換時應當用噪聲係數較小或相等的晶體管。

(2)對於具有自動增益控制性能的晶體管，在置換時應當用自動增益控制特性相同的晶體管。

(3)對於開關管，在置換時還要考慮其開關參數。

三、外形相似

小功率晶體管一般外形均相似，只要各個電極引出線標誌明確，且引出線排列順序與待換管一致，即可進行更換。大功率晶體管的外形差異較大，置換時應選擇外形相似、安裝尺寸相同的晶體管，以便安裝和保持正常的散熱條件。