晶体管工作原理

对于双极性晶体管来说，其工作原理是：

首先，电源作用于发射结上使得发射结正向偏置，发射区的自由电子不断的流向基区，形成发射极电流；

其次，自由电子由发射区流向基区后，先聚集在发射结附近，但随着此处自由电子的增多，在基区内部形成了电子浓度差，使得自由电子在基区中由发射结逐渐流向集电结，形成集电极电流。

最后，由于集电结处存在较大的反向电压，阻止了集电区的自由电子向基区进行扩散，并将聚集在集电结附近的自由电子吸引至集电区，形成集电极电流。

扩展资料

晶体管的特点

1、构件没有消耗

随着材料制作上的进步以及多方面的改善，晶体管的寿命一般比电子管长100到1000倍。

2、消耗电能极少

，晶体消耗电能仅为电子管的十分之一或几十分之一，不像电子管那样需要加热灯丝以产生自由电子，一台晶体管收音机只要几节干电池就可以半年一年地听下去。

3、不需预热

晶体管一开机就工作。例如，晶体管收音机一开就响，晶体管电视机一开就很快出现画面。

4、结实可靠

晶体管比电子管可靠100倍，耐冲击、耐振动。另外，晶体管的体积只有电子管的十分之一到百分之一，放热很少，可用于设计小型、复杂、可靠的电路。

参考资料来源：百度百科--双极性晶体管

参考资料来源：百度百科--晶体管

要了解CPU的生产工艺，我们需要先知道CPU是怎么被制造出来的。

（1） 硅提纯

生产CPU等芯片的材料是半导体，现阶段主要的材料是硅Si，这是一种非金属元素，从化学的角度来看，由于它处于元素周期表中金属元素区与非金属元素区的交界处，所以具有半导体的性质，适合于制造各种微小的晶体管，是目前最适宜于制造现代大规模集成电路的材料之一。 在硅提纯的过程中，原材料硅将被熔化，并放进一个巨大的石英熔炉。这时向熔炉里放入一颗晶种，以便硅晶体围着这颗晶种生长，直到形成一个几近完美的单晶硅。以往的硅锭的直径大都是300毫米，而CPU厂商正在增加300毫米晶圆的生产。

（2）切割晶圆

硅锭造出来了，并被整型成一个完美的圆柱体，接下来将被切割成片状，称为晶圆。晶圆才被真正用于CPU的制造。所谓的“切割晶圆”也就是用机器从单晶硅棒上切割下一片事先确定规格的硅晶片，并将其划分成多个细小的区域，每个区域都将成为一个CPU的内核(Die)。一般来说，晶圆切得越薄，相同量的硅材料能够制造的CPU成品就越多。

（3）影印（Photolithography）

在经过热处理得到的硅氧化物层上面涂敷一种光阻(Photoresist)物质，紫外线通过印制着CPU复杂电路结构图样的模板照射硅基片，被紫外线照射的地方光阻物质溶解。而为了避免让不需要被曝光的区域也受到光的干扰，必须制作遮罩来遮蔽这些区域。这是个相当复杂的过程，每一个遮罩的复杂程度得用10GB数据来描述。

（4）蚀刻(Etching)

这是CPU生产过程中重要 *** 作，也是CPU工业中的重头技术。蚀刻技术把对光的应用推向了极限。蚀刻使用的是波长很短的紫外光并配合很大的镜头。短波长的光将透过这些石英遮罩的孔照在光敏抗蚀膜上，使之曝光。接下来停止光照并移除遮罩，使用特定的化学溶液清洗掉被曝光的光敏抗蚀膜，以及在下面紧贴着抗蚀膜的一层硅。 然后，曝光的硅将被原子轰击，使得暴露的硅基片局部掺杂，从而改变这些区域的导电状态，以制造出N井或P井，结合上面制造的基片，CPU的门电路就完成了。

（5）重复、分层

为加工新的一层电路，再次生长硅氧化物，然后沉积一层多晶硅，涂敷光阻物质，重复影印、蚀刻过程，得到含多晶硅和硅氧化物的沟槽结构。重复多遍，形成一个3D的结构，这才是最终的CPU的核心。每几层中间都要填上金属作为导体。Intel的Pentium 4处理器有7层，而AMD的Athlon 64则达到了9层。层数决定于设计时CPU的布局，以及通过的电流大小。

（6）封装

这时的CPU是一块块晶圆，它还不能直接被用户使用，必须将它封入一个陶瓷的或塑料的封壳中，这样它就可以很容易地装在一块电路板上了。封装结构各有不同，但越高级的CPU封装也越复杂，新的封装往往能带来芯片电气性能和稳定性的提升，并能间接地为主频的提升提供坚实可靠的基础。

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