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MOS管、三极管、IGBT、电子管……,揭开管子圈内的层层内幕!

2019-07-01 17:12 来源:电源网综合 编辑:Angelina

晶体管最早源于二战期间山姆大叔军事上的需求。1947年12月,贝尔实验室成功研制出世界上第一个晶体管!1954年,世界上第一台没有电子管的计算机诞生。1961年,罗伯特洛里斯获得第一个集成电路专利。自1972年开始,Intel的处理器从包含2000多个晶体管到超过20亿个,到2008年,60亿枚晶体管所占面积不过一张信用卡大小!

1883年,著名的交流电发明者特斯拉的死对头爱迪生在的寻找电灯泡最佳灯丝材料时,无意中发现没有连接在电路里的铜丝,却因接收到碳丝发射的热电子产生了微弱的电流,由于他老人家当时正在潜心研究城市直流供电系统,并没有深入研究这一现象,但具有敏锐企业家眼光的爱迪生将这一发明申请了专利,并命名为“爱迪生效应”。1904年,弗莱明根据爱迪生效应研发出了世界上第一只电子二极管,在随后短短几年,电子二极管、电子三极管等电子管器件迅猛发展,占据电子技术领域里据统治地位四十余年!

虽然电子管开启了电子时代的新篇章,但是用起来还是很不爽!首先电子管体积很大,世界上第一台计算机用了约1.8W只电子管,用得起的人都是土豪,因为它占地约170m2,需要一个大豪斯!同时还存在功耗大、发热量大、能效低、寿命短,结构脆等诸多缺点。总体来说,除了冬天可以取取暖,其他的基本上都是硬伤。随着对电子管的越来越不爽,晶体管上场了,总之就是一句话,就是要干掉你,马不停蹄的干掉你。

晶体管最早源于二战期间山姆大叔军事上的需求。1947年12月,贝尔实验室成功研制出世界上第一个晶体管。1954年,世界上第一台没有电子管的计算机诞生。1961年,罗伯特洛里斯获得第一个集成电路专利。自1972年开始,Intel的处理器从包含2000多个晶体管到超过20亿个,到2008年,60亿枚晶体管所占面积不过一张信用卡大小!

(注:集成电路(Integrated Circuit)是指采用一定的工艺,把若干晶体管、电阻、电容和电感等元件制作在一小块或几小块半导体晶片或介质基片上,然后封装在一起而成的微型结构。)

相对于晶体管,电子管基本没有任何优势!晶体管的寿命比电子管长100到1000倍,功耗仅为电子管的十分之一或百分之一,而且实用性高、耐冲击、放热少,这下电子管没得玩了。自从晶体管被发明那一刻起,就迅速引领电子技术领域,晶体管实际上是所有现代电器的最为关键的元件之一。晶体管作为人类历史上伟大的发明之一,其重要性不亚于蒸汽机、汽车、电话的发明。

晶体管是指以半导体材料为基础的元件,包含晶体二/三极管、场效应晶体管等。其中场效应晶体管(Field Effect Transistor缩写FET)包括结型(Junction FET,简称JFET)和金属-氧化物型(Metal-Oxide Semiconductor FET,简称MOSFET或MOS管)。今年10月份,美国开发出了世界上最小的晶体管,其栅极线宽只有1纳米,再一次拯救了摩尔定律!

三极管和MOS管广泛应用汽车、航空航天、工业控制等电子技术领域。MOS管导通压降小、导通电阻小、损耗小、噪声系数小,是电压控制型元件。三极管是电流控制型元件,成本比较低。选器件时,先考虑三极管,如不满足需求,再选MOS管。一般来说,高频、高压、大电流、低噪声等场合,首选MOS管!

最后还需要谈的是绝缘栅双极型晶体管 (Insulated Gate Bipolar Transistor,简称IGBT),它是由晶体三极管和绝缘栅型的MOSFET组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件,算是一个混血儿吧,兼有MOS管的高输入阻抗和大功率晶体管的低导通压降的优点,具有驱动电流大、驱动功率小,开关频率快、导通压降大等特点,广泛应用于开关电源、牵引传动等直流高压和交流电机领域!

标签: MOS管 三极管 IGBT

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