为了克服电子管的局限性，第二次世界大战结束后，贝尔实验室加紧了对固体电子器件的基础研究。肖克莱等人决定集中研究硅、锗等半导体材料，探讨用半导体材料制作放大器件的可能性。

1945年秋天，贝尔实验室成立了以肖克莱为首的半导体研究小组，成员有布拉顿、巴丁等人。布拉顿早在1929年就开始在这个实验室工作，长期从事半导体的研究，积累了丰富的经验。他们经过一系列的实验和观察，逐步认识到半导体中电流放大效应产生的原因。布拉顿发现，在锗片的底面接上电极，在另一面插上细针并通上电流，然后让另一根细针尽量靠近它，并通上微弱的电流，这样就会使原来的电流产生很大的变化。微弱电流少量的变化，会对另外的电流产生很大的影响，这就是“放大”作用。

布拉顿等人，还想出有效的办法，来实现这种放大效应。他们在发射极和基极之间输入一个弱信号，在集电极和基极之间的输出端，就放大为一个强信号了。在现代电子产品中，上述晶体三极管的放大效应得到广泛的应用。

巴丁和布拉顿最初制成的固体器件的放大倍数为50左右。不久之后，他们利用两个靠得很近(相距0.05毫米)的触须接点，来代替金箔接点，制造了“点接触型晶体管”。1947年12月，这个世界上最早的实用半导体器件终于问世了，在首次试验时，它能把音频信号放大100倍，它的外形比火柴棍短，但要粗一些。

在为这种器件命名时，布拉顿想到它的电阻变换特性，即它是靠一种从“低电阻输入”到“高电阻输出”的转移电流来工作的，于是取名为trans-resistor(转换电阻)，后来缩写为transistor，中文译名就是晶体管。

由于点接触型晶体管制造工艺复杂，致使许多产品出现故障，它还存在噪声大、在功率大时难于控制、适用范围窄等缺点。为了克服这些缺点，肖克莱提出了用一种“整流结”来代替金属半导体接点的大胆设想。半导体研究小组又提出了这种半导体器件的工作原理。

1950年，第一只“PN结型晶体管”问世了，它的性能与肖克莱原来设想的完全一致(所谓PN结就是P型和N型的结合处。P型多空穴。N型多电子。)

1956年，肖克利、巴丁、布拉顿三人，因发明晶体管同时荣获诺贝尔物理学奖。

2022年，清华大学集成电路学院教授任天令团队以单层石墨烯作为栅极，打造出一种“侧壁”晶体管，创下了0.34nm栅极长度的纪录。此项研究登上了最新一期Nature，题为“具有亚1纳米栅极长度的垂直硫化钼晶体管”（Vertical MoS2 transistors with sub-1-nm gate lengths）。

2023年，荷兰科学家研制出了首个由单元素组成的二维（2D）拓扑绝缘体锗烯，这些晶体管可以取代电子设备中的传统晶体管，使电子设备不再发热。

同电子管相比，晶体管具有诸多优越性：

无论多么优良的电子管，都将因阴极原子的变化和慢性漏气而逐渐劣化。由于技术上的原因，晶体管制作之初也存在同样的问题。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。

仅为电子管的十分之一或几十分之一。它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，这对电子管收音机来说，是难以做到的。

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。电子管设备就做不到这一点。开机后，等一会儿才听得到声音，看得到画面。显然，在军事、测量、记录等方面，晶体管是非常有优势的。

比电子管可靠100倍，耐冲击、耐振动，这都是电子管所无法比拟的。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。晶体管的制造工艺虽然精密，但工序简便，有利于提高元器件的安装密度。

半导体三极管，是内部含有两个PN结，外部通常为三个引出电极的半导体器件。它对电信号有放大和开关等作用，应用十分广泛。输入级和输出级都采用晶体管的逻辑电路，叫做晶体管－晶体管逻辑电路，书刊和实用中都简称为TTL电路，它属于半导体集成电路的一种，其中用得最普遍的是TTL与非门。TTL与非门是将若干个晶体管和电阻元件组成的电路系统集中制造在一块很小的硅片上，封装成一个独立的元件。晶体管是半导体三极管中应用最广泛的器件之一，在电路中用“V”或“VT”（旧文字符号为“Q”、“GB”等）表示。

绝大多数的晶体管是和二极管|-{A|zh-cn:二极管；zh-tw:二极体}-，电阻，电容一起被装配在微芯片（芯片）上以制造完整的电路。模拟的或数字的或者这两者被集成在同一块芯片上。设计和开发一个复杂芯片的成本是相当高的，但是当生产时，设计和开发芯片的费用被分摊到数以百万计的芯片上，因此在市场上每个芯片的费用通常并不会非常昂贵。一个逻辑门包含20个晶体管，而2005年一个高级的微处理器使用的晶体管数量达2.89亿个。

特别是晶体管在军事计划和宇宙航行中的重要性日益显露出来以后，为争夺电子领域的优势地位，世界各国展开了激烈的竞争。为实现电子设备的小型化，人们不惜成本，纷纷给电子工业以巨大的财政资助。

自从1904年弗莱明发明真空二极管，1906年德福雷斯特发明真空三极管以来，电子学作为一门新兴学科迅速发展起来。但是电子学真正突飞猛进的进步，还应该是从晶体管发明以后开始的。尤其是PN结型晶体管的出现，开辟了电子器件的新纪元，引起了一场电子技术的革命。在短短十余年的时间里，新兴的晶体管工业以不可战胜的雄心和年轻人那样无所顾忌的气势，迅速取代了电子管工业通过多年奋斗才取得的地位，一跃成为电子技术领域的排头兵。

晶体管的主要参数有电流放大系数、耗散功率、频率特性、集电极最大电流、最大反向电压、反向电流等。

直流电流放大系数也称静态电流放大系数或直流放大倍数，是指在静态无变化信号输入时，晶体管集电极电流IC与基极电流IB的比值，一般用hFE或β表示。

交流放大倍数，也即交流电流放大系数、动态电流放大系数，是指在交流状态下，晶体管集电极电流变化量△IC与基极电流变化量△IB的比值，一般用hfe或β表示。

hFE或β既有区别又关系密切，两个参数值在低频时较接近，在高频时有一些差异。

耗散功率也称集电极最大允许耗散功率PCM，是指晶体管参数变化不超过规定允许值时的最大集电极耗散功率。

耗散功率与晶体管的最高允许结温和集电极最大电流有密切关系。晶体管在使用时，其实际功耗不允许超过PCM值，否则会造成晶体管因过载而损坏。

通常将耗散功率PCM小于1W的晶体管称为小功率晶体管，PCM等于或大于1W、小于5W的晶体管被称为中功率晶体管，将PCM等于或大于5W的晶体管称为大功率晶体管。

晶体管的工作频率超过截止频率fβ或fα时，其电流放大系数β值将随着频率的升高而下降。特征频率是指β值降为1时晶体管的工作频率。

通常将特征频率fT小于或等于3MHZ的晶体管称为低频管，将fT大于或等于30MHZ的晶体管称为高频管，将fT大于3MHZ、小于30MHZ的晶体管称为中频管。

最高振荡频率是指晶体管的功率增益降为1时所对应的频率。

通常，高频晶体管的最高振荡频率低于共基极截止频率fα，而特征频率fT则高于共基极截止频率fα、低于共集电极截止频率fβ。

集电极最大电流（ICM）是指晶体管集电极所允许通过的最大电流。当晶体管的集电极电流IC超过ICM时，晶体管的β值等参数将发生明显变化，影响其正常工作，甚至还会损坏。

最大反向电压是指晶体管在工作时所允许施加的最高工作电压。它包括集电极—发射极反向击穿电压、集电极—基极反向击穿电压和发射极—基极反向击穿电压。

集电极——集电极反向击穿电压

该电压是指当晶体管基极开路时，其集电极与发射极之间的最大允许反向电压，一般用VCEO或BVCEO表示。

基极——基极反向击穿电压

该电压是指当晶体管发射极开路时，其集电极与基极之间的最大允许反向电压，用VCBO或BVCBO表示。

发射极——发射极反向击穿电压

该电压是指当晶体管的集电极开路时，其发射极与基极与之间的最大允许反向电压，用VEBO或BVEBO表示。

集电极——基极之间的反向电流ICBO

ICBO也称集电结反向漏电电流，是指当晶体管的发射极开路时，集电极与基极之间的反向电流。ICBO对温度较敏感，该值越小，说明晶体管的温度特性越好。

集电极——发射极之间的反向击穿电流ICEO

ICEO是指当晶体管的基极开路时，其集电极与发射极之间的反向漏电电流，也称穿透电流。此电流值越小，说明晶体管的性能越好。

控制大功率

能控制数百千瓦的功率，使用功率晶体管作为开关有很多优点，主要是；

(1)容易关断，所需要的辅助元器件少，

(2)开关迅速，能在很高的频率下工作，

(3)可得到的器件耐压范围从100V到700V，应有尽有．

直接工作在整流380V市电上的晶体管功率开关

晶体管复合(达林顿)和并联都是有效地增加晶体管开关能力的方法。

在这样的大功率电路中，存在的主要问题是布线。很高的开关速度能在很短的连接线上产生相当高的干扰电压。

简单和优化的基极驱动造就的高性能

基极驱动电路不仅驱动功率晶体管，还保护功率晶体管，称之为“非集中保护”（和集中保护对照）。集成驱动电路的功能包括：

(1)开通和关断功率开关；

(2)监控辅助电源电压；

(3)限制最大和最小脉冲宽度；

(4)热保护；

(5)监控开关的饱和压降。

2024年8月，中国科学院金属研究所通过使用石墨烯等材料，发明了一种“受激发射”新型热载流子生成机制，并构建了“热发射极”晶体管，得到了一种既可以降低功耗又具有“负电阻”功能的晶体管。

2023年4月，北京大学电子学院彭练矛院士、邱晨光研究员团队研发出弹道二维硒化铟（InSe）晶体管，这是世界上迄今速度最快、能耗最低的二维半导体晶体管，其实际性能超过英特尔商用最先进的硅基晶体管。

2010年早些时候，三星公司曾宣布完成了30nm制程2Gb密度DDR3内存芯片的开发工作，而最近（7月）他们则宣布这款芯片产品已经进入批量生产阶段。

在2009年2月，Intel发布了新一代采用32nm制程的Westmere核心处理器，也就是第二代Nehalem架构处理器。

2007年11月，英特尔共发布了16款Penryn处理器，主要面向服务器和高端PC。这些产品采用了更先进的45纳米生产工艺，其中最复杂的一款拥有8.2亿个晶体管。英特尔上一代产品主要采用65纳米生产工艺，最复杂的一款处理器拥有5.82亿个晶体管。

2004年业界已采用超薄SOI晶圆推出0.1μm1亿个晶体管的高速CMOS电路。

2003年使用的90nm工艺又有了一些变化，同样除了线长和门长度的缩短以外，应变硅（Strainedsi）被首次引入了晶体管中以解决晶体管内部电流通路问题。

据统计，2003年单位芯片的晶体管数目与1963年相比增加了10亿倍。

2002年9月15日在美国硅谷举办的微处理器论坛上，世界芯片业霸主、美国英特尔公司表示，该公司将在2007年推出集成10亿个晶体管和运行速度高达6GHz电脑芯片，让世界芯片进入10亿晶体管时代，同时证明摩尔定律这棵发明理论之树常青。

2002年5月，IBM开发出速度远超过现在最先进的硅晶体管的碳纳米晶体管，实用化进程再次加速。

2001年9月25日，投资金额14．8亿美元的中芯国际集成电路制造（上海）有限公司，在上海张江高新科技园区举行了“中芯第一芯”投产庆典，庆祝第一片8英寸、0．25微米以下线宽（指芯片上晶体管之间的距离，越短则同一个芯片上可排列的晶体管越多，技术水平越高）的芯片上线生产。

2001年，贝尔实验室发明了世界上第一个分子级晶体管，从而成为继1947年发明，标志着通信和技术新时代到来的晶体管之后的又一个科学里程碑。

2001年7月18日，青岛晶体管实验所开岛城科研院所改制之先河：130名职工出资100万元将其买断，斯时，这个实验所在国有体制下经营了35年。

2001年6月，IBM宣布单个硅锗晶体管的工作频率达到210GHz，工作电流1mA，比上一代硅锗晶体管速度提高了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纳米管晶体管1451。

2001年4月，IBM公司宣布世界上第一个碳纳米材料晶体管阵列，从而使“分子计算机”的理想开始走向现实。

2000年英特尔公司推出“奔腾4”处理器，运行速度高达1.5GHz，集成的晶体管数量高达4200万，每秒运算量高达15亿次。

2000年11月，容纳4200万个晶体管的奔腾4处理器的诞生，其卓越的创新使处理器技术跨入了第7代。

2000年12月，英特尔公司率先在业界开发出栅极长度为30nm的单晶体管；2001年6月，英特尔又将这一纪录提高到20nm；同年11月26日，英特尔宣布已开发出栅极长度仅为15nm的新型晶体管，同时单个晶体管的实际工作频率已经能达到2.63THz。

到了2000年，每个设计工程师进行新设计时的生产率为2683个晶体管/周，而采用IP进行设计其生产率约为30000个晶体管/周，效率提高非常明显，可以说IP重用是重要的生产力要素。

同时，毫米波功率晶体管可能在2000年前后转到小批量的试制生产。

2000年初，美国贝尔实验室开发出50nm向晶体管，该晶体管建在芯片表面，电流垂直流动，在晶体管的两个相对的面各有一个门，从而提高了运算速度。

例如，2000年中国从马来西亚进口的28.8亿美元的机电产品中，一半以上是显像管、晶体管和集成电路。

1999年初，全国各高空台站开始使用晶体管回答器。

1998年，国际商用机器公司托马斯·沃特森研究中心的费宗·阿武里斯和荷兰德尔夫特科技大学的塞斯·德克尔证实，单个碳纳米管具有晶体管功用。

自从1998年碳纳米管应用于制作室温下场效应晶体管以来，对碳纳米管制作纳米尺度的分子器件的研究得到了长足的发展。

据1998年2月26日《科技日报》的报导，美国桑迪亚国家实验室根据量子物理的基本原理制造出量子晶体管样管，较好地解决了批量生产的工艺问题。

1998年3月英特尔公司制成包含702亿个晶体管的集成电路芯片，这表明集成度这一微电子技术的重要指标在不到40年内便提高了7000万倍。

1997年，包含750万个晶体管的奔腾处理器面世。

1997年，Intel推出了包含750万个晶体管的奔腾处理器，这款新产品集成了IntelMMX媒体增强技术，专门为高效处理视频、音频和图形数据而设计。

在1997年，每个设计工程师进行新设计时的生产率为1100个晶体管/周，而采用IP模块进行设计的生产率为2100个晶体管/周。

我们试制了具有较高输入阻抗的晶体管放大器，1997年7月29日在主站端试用，结果激活了至周浜站的通道，连续数天的通信不中断。

微处理器技术另一个突破是芯片制造技术的革新，IBM于1997年9月22日宣布了用铜代替铝制造晶体管的新工艺，使电子线路体积更小，从而速度更快，效能更高。

1997年9月IBM公司宣布研制成功种铜鹜代铝制作晶体管的新生产工艺。

自1997年起经过各厂家、用户等有关部门的共同努力，目前全国绝大部分省局已经使用晶体管回答器。

1995年底开鲜的晶体管构造计划，于1996年6月，第一批产靛经测试是非常成功的。

1995年该厂上了两台单仓式晶体管高压静电除尘器，用在成品两台球磨机上。

1995年11月9日首先对其中一台晶体管励磁装置进行改造。

如索尼公司1995年掌握了晶体管方面的核心专长，生产出第一代晶体管收音机，体积小，每台标价仅29.95美元，做到了价廉物美，迅速占领了世界市场。

1994年初美国LSI公司研制成功集成度达900万个晶体管的逻辑芯片，0.5μm3V

日本松下公司最早用SMT制作10nm质量硅量子线，1994年在瑞士召开的国际纳米工程会议上，首次展示用STM探针制作的晶体管单元电路。

磁敏三极管

磁敏三极管由锗材料或硅材料制成。图是磁敏三极管的结构图。它是在高阻半导体材料i上制成N+-i－N+结构，在发射区的一侧用喷砂等方法破坏一层晶格，形成载流子高复合区r。元件采用平板结构，发射区和集电区设置在它的上、下表面。

判别基极和管子的类型

选用欧姆档的R*100（或R*1K）档，先用红表笔接一个管脚，黑表笔接另一个管脚，可测出两个电阻值，然后再用红表笔接另一个管脚，重复上述步骤，又测得一组电阻值，这样测3次，其中有一组两个阻值都很小的，对应测得这组值的红表笔接的为基极，且管子是PNP型的；反之，若用黑表笔接一个管脚，重复上述做法，若测得两个阻值都小，对应黑表笔为基极，且管子是NPN型的。

判别集电极

因为三极管发射极和集电极正确连接时β大（表针摆动幅度大），反接时β就小得多。因此，先假设一个集电极，用欧姆档连接，（对NPN型管，发射极接黑表笔，集电极接红表笔）。测量时，用手捏住基极和假设的集电极，两极不能接触，若指针摆动幅度大，而把两极对调后指针摆动小，则说明假设是正确的，从而确定集电极和发射极。

电流放大系数β的估算

选用欧姆档的R*100（或R*1K）档，对NPN型管，红表笔接发射极，黑表笔接集电极，测量时，只要比较用手捏住基极和集电极（两极不能接触），和把手放开两种情况小指针摆动的大小，摆动越大，β值越高。

电路中的晶体管主要有晶体二极管、晶体三极管、可控硅和场效应管等等，其中最常用的是三极管和二极管，如何正确地判断二、三极管的好坏等是学维修关键之一。

1晶体二极管：首先我们要知道该二极管是硅管还是锗管的，锗管的正向压降一般为0.1伏～0.3伏之间，而硅管一般为0.6伏～0.7伏之间。测量方法为：用两只万用表测量，当一只万用表测量其正向电阻的同时用另外一只万用表测量它的管压降。最后可根据其管压降的数值来判断是锗管还是硅管。硅管可用万用表的R×1K挡来测量，锗管可用R×100挡来测。一般来说，所测的二极管的正反向电阻两者相差越悬殊越好。一般如正向电阻为几百到几千欧，反向电阻为几十千欧以上，就可初步断定这个二极管是好的。同时可判定二极管的正负极，当测得的阻值为几百欧或几千欧时，为二极管的正向电阻，这时负表笔所接的为负极，正表笔所接的为正极。另外，如果正反向电阻为无穷大，表示其内部断线；正反向电阻一样大，这样的二极管也有问题；正反向电阻都为零表示已短路。

2晶体三极管：晶体三极管主要起放大作用，判测三极管的放大能力的方法是：将万用表调到R×100挡或R×1K挡，当测NPN型管时，正表笔接发射极，负表笔接集电极，测出的阻值一般应为几千欧以上；然后在基极和集电极之间串接一个100千欧的电阻，这时万用表所测的阻值应明显的减少，变化越大，说明该三极管的放大能力越强，如果变化很小或根本没有变化，那就说明该三极管没有放大能力或放大能力很弱。

电极的判断方法

测量的锗管用R*100档，硅管用R*1k档，先固定红表笔与任意一支脚接触，黑表笔分别对其余两支脚测量。看能否找到两个小电阻，若不能再把红表笔移向其他的脚继续测量照顾到两个小电阻为止，若固定红线找不到两个小电阻，可固定黑表笔继续查找。

当找到两个小电阻后，所固定的一支表笔所用的为基极。若固定的表笔为黑笔，则三极管为NPN型，若固定的为红笔，则该管为PNP。

A.判断ce极电阻法

用万用表测量除基极为的两极的电阻，交换表笔测两次，如果是锗管，所测电阻较小的一次为准，若为PNP型，测黑表笔所接的为发射极，红表笔接的是集电极，若为NPN型，测黑表笔所接的为集电极，红表笔接的是发射极；如果是硅管，所测电阻较大的一次为准，若为PNP型，测黑表笔所接的为发射极，红表笔接的是集电极，若为NPN型，测黑表笔所接的为集电极，红表笔接的是发射极。

B.PN结正向电阻法

分别测两PN结的正向电阻，较大的为发射极，较小的为集电极。

C.放大系数法

用万用表的两支表笔与基极除外的两支脚接触，若为PNP，则用手指接触基极与红笔所接的那一极看指针摆动的情况，然后交换表笔测一次，以指针摆动幅度大的一次为准，这时，接红表笔的为集电极；若为NPN，则用手指接触基极与红笔所接的那一极看指针摆动的情况，然后交换表笔测一次，以指针摆动幅度大的一次为准，这时，接黑表笔的为集电极。

注意：模拟表和数字表的区别，模拟表的红表笔接的是电源的负极，而数字表相反。

1.普通达林顿管的检测

普通达林顿管内部由两只或多只晶体管的集电极连接在一起复合而成，其基极b与发射极e之间包含多个发射结。检测时可使用万用表的R×1kΩ或R×10kΩ档来测量。

测量达林顿管各电极之间的正、反向电阻值。正常时，集电极c与基极b之间的正向电阻值（测NPN管时，黑表笔接基极b；测PNP管时，黑表笔接集电极c）与普通硅晶体管集电结的正向电阻值相近，为3～10kΩ，反向电阻值为无穷大。而发射极e与基极b之间的正向电阻值（测NPN管时，黑表笔接基极b；测PNP管时，黑表笔接发射极e）是集电极c与基极b之间正向电阻值的2～3倍，反向电阻值为无穷大。集电极c与发射极e之间的正、反向电阻值均应接近无穷大。若测得达林顿管的c、e极间的正、反向电阻值或b、e极、b、c极之间的正、反向电阻值均接近0，则说明该管已击穿损坏。若测得达林顿管的b、e极b、c极之间的正、反向电阻值为无穷大，则说明该管已开路损坏。

2.大功率达林顿管的检测

大功率达林顿在普通达林顿管的基础上增加了由续流二极管和泄放电阻组成的保护电路，在测量时应注意这些元器件对测量数据的影响。

用万用表R×1kΩ或R×10kΩ档，测量达林顿管集电结（集电极c与基极b之间）的正、反向电阻值。正常时，正向电阻值（NPN管的基极接黑表笔时）应较小，为1～10kΩ，反向电阻值应接近无穷大。若测得集电结的正、反向电阻值均很小或均为无穷大，则说明该管已击穿短路或开路损坏。

用万用表R×100Ω档，测量达林顿管发射极e与基极b之间的正、反向电阻值，正常值均为几百欧姆至几千欧姆（具体数据根据b、e极之间两只电阻器的阻值不同而有所差异。例如：BU932R、MJ10025等型号大功率达林顿管b、e极之间的正、反向电阻值均为600Ω左右），若测得阻值为0或为无穷大，则说明被测管已损坏。

用万用表R×1kΩ或R×10kΩ档，测量达林顿管发射极e与集电极c之间的正、反向电阻值。正常时，正向电阻值（测NPN管时，黑表笔接发射极e，红表笔接集电极c；测PNP管时，黑表笔接集电极c，红表笔接发射极e）应为5～15kΩ（BU932R为7kΩ），反向电阻值应为无穷大，否则是该管的c、e极（或二极管）击穿或开路损坏。

北京时间2010年5月26日消息：据物理学家组织网报道，美国与澳大利亚科学家成功制造出世界上最小的晶体管——由7个原子在单晶硅表面构成的一个“量子点”，标志着我们向计算能力的新时代迈出了重要一步。量子点（quantum dot）是纳米大小的发光晶体，有时也被称为“人造原子”。虽然这个量子点非常小，长度只有十亿分之四米，但却是一台功能健全的电子设备，也是世界上第一台用原子故意造出来的电子设备。它不仅能用于调节和控制像商业晶体管这样的设备的电流，而且标志着我们向原子刻度小型化和超高速、超强大电脑新时代迈出的重要一步。

澳大利亚新南威尔士大学量子电脑技术中心（CQCT）和美国威斯康星大学麦迪逊分校研究人员组成的一个联合小组在最新一期的《自然—纳米技术》（Nature Nanotechnology）杂志上详细描述了这一发现。参与这项研究的量子电脑技术中心主任米歇尔·西蒙斯（Michelle Simmons）教授说：“这项成就的重要性在于，我们不是令原子活动或是在显微镜下观测原子，而是操纵单个原子，以原子精度将其置于表面，以制造能工作的电子设备。”

“澳大利亚研究小组已可以完全利用晶体硅制造电子设备，我们在晶体硅上面用磷原子替换了7个硅原子，并达到了惊人的精确度。这是重大的科技成就，是表明制造‘终极电脑’（用硅原子制造的量子电脑）可行性的关键一步。”将原子置于某个物体表面的技术——扫描隧穿显微镜——已问世二十年之久。在此之前，没人能利用该技术去制造原子精度的电子设备，然后令其处理来自微观世界的电子输入。

西蒙斯教授说：“电子设备究竟能有多小？我们正在验证它的极限。澳大利亚的第一台电脑在1949年上市，它占据了整个房间，你只能用手拿着零部件。今天，你可以将电脑放在手掌上，许多零部件的直径甚至只是一根头发直径的千分之一。”

“现在我们已经展示了世界上第一台用硅材料在原子刻度下系统性制造的电子设备。这不仅对电脑用户具有特别的意义，对所有澳大利亚人来说都极为重要。过去50年来，电子设备小型化一直是驱动全球经济生产率快速增长的关键因素。我们的研究表明，这个进程仍可以继续。”

美澳联合研究小组的主要目标是用硅原子制造量子电脑，澳大利亚人在该领域拥有独一无二的人力资源，同时处于世界领先地位。这台新电子装置表明，实现设备在原子刻度下制造和测量的技术已经开始来临。

目前，商业晶体管闸极（transistor gate，该装置可令晶体管充当电流的放大器或开关）的长度约为40纳米（1纳米相当于十亿分之一米），量子电脑技术中心的研究团队正在开发长度仅为0.4纳米的设备。

西蒙斯教授指出，20年前，唐·艾格勒（Don Eigler）和埃哈德·施魏策尔（Erhard Schweizer）在IBM公司的阿尔马登研究中心，用氙原子造出了IBM公司的标识，这也是当时世界上最小的标识。二人利用一台扫描隧穿显微镜，将35个氙原子置于镍表面，拼出了“IBM”三个字母。

艾格勒和施魏策尔的研究论文发表于《自然》杂志上，他们写道：“设备小型化的基本原理是显而易见的”。二人还在论文中多次提出警告，并在最后总结说：“原子刻度的逻辑电路和其他设备的前景距离我们有些遥远。”西蒙斯教授说：“当时看似遥远的事情如今变成了现实。我们利用这种显微镜不仅可以观测或熟练操作原子，还能用7个原子制造原子精度的设备，令其在真实的环境中工作。”

英特尔公司2011年5月4日宣布，已开发出可投入大规模生产的三维结构晶体管，采用新型晶体管的芯片在能耗降低的同时，其性能有望得到大幅提升。英特尔当天还展示了代号为“常春藤桥”的22纳米微处理器，并计划2011年底前完成批量生产该微处理器的准备工作。英特尔说，它将是首款采用新型三维晶体管的量产芯片。与目前在电脑等产品中得到广泛应用的二维晶体管相比，三维晶体管在技术上有突破之处。英特尔介绍说，其研究人员在2002年发明了“三栅”结构的三维晶体管。经过随后多年的研发，这一新型晶体管终于进入可大规模生产阶段。

该公司解释说，与摩天大楼通过向空中拓展而优化利用城市有限空间类似，三维晶体管由于比二维晶体管多出一个垂直结构，使得芯片中的晶体管能被更紧密地封装。

英特尔提供的数据显示，与该公司的32纳米芯片中采用的二维晶体管相比，三维晶体管在低电压下性能可提高37%，完成同样工作的能耗可降低一半。英特尔的专家说，这些优点意味着新型晶体管非常适合用于小型手持装置，有望进一步提高现有装置的智能化程度，并使设计和开发其他全新装置成为可能。

无论是专业无线电维修人员。还是业余无线电爱好者，在工作中都会碰到晶体管置换问题。如果掌握了晶体管的代换原则，往往能使维修工作事半功倍，提高维修效率。晶体管的置换原则可概括为三条：即类型相同、特性相近、外形相似。

一、类型相同

1．材料相同。即锗管置换锗管，硅管置换硅管。

2．极性相同。即npn型管置换npn型管，pnp型管置换pnp型管。

二、特性相近

用于置换的晶体管应与原晶体管的特性相近，它们的主要参数值及特性曲线应相差不多。晶体管的主要参数近20个，要求所有这些参数都相近，不但困难，而且没有必要。一般来说，只要下述主要参数相近，即可满足置换要求。

1．集电板最大直流耗散功率(pcm)

一般要求用pcm与原管相等或较大的晶体管进行置换。但经过计算或测试，如果原晶体管在整机电路中实际直流耗散功率远小于其pcm，则可以用pcm较小的晶体管置换。

2．集电极最大允许直流电流(icm)

一般要求用icm与原管相等或较大的晶体管进行置换。

3．击穿电压

用于置换的晶体管，必须能够在整机中安全地承受最高工作电压；

来源：输配电设备网

4．频率特性

晶体管频率特性参数，常用的有以下2个：

(1)特征频率ft：它是指在测试频率足够高时，使晶体管共发射极电流放大系数时的频率。

(2)截止频率fb：

在置换晶体管时，主要考虑ft与fb。通常要求用于置换的晶体管，其ft与fb，应不小于原晶体管对应的ft与fb。

5。其他参数

除以上主要参数外，对于一些特殊的晶体管，在置换时还应考虑以下参数：

(1)对于低噪声晶体管，在置换时应当用噪声系数较小或相等的晶体管。

(2)对于具有自动增益控制性能的晶体管，在置换时应当用自动增益控制特性相同的晶体管。

(3)对于开关管，在置换时还要考虑其开关参数。

三、外形相似

小功率晶体管一般外形均相似，只要各个电极引出线标志明确，且引出线排列顺序与待换管一致，即可进行更换。大功率晶体管的外形差异较大，置换时应选择外形相似、安装尺寸相同的晶体管，以便安装和保持正常的散热条件。